Система точной посадки БПЛА
Система точной посадки БПЛА предназначена для обеспечения автономной посадки беспилотных летательных аппаратов в условиях отсутствия или деградации сигналов спутниковой навигации. Решение формирует локальную систему координат в зоне посадки и обеспечивает наведение БПЛА на заданную точку с высокой точностью.
В основе системы лежит технология сверхширокополосной радиосвязи (UWB), позволяющая выполнять измерение расстояний между БПЛА и наземной инфраструктурой с сантиметровой точностью. На основе этих измерений выполняется трилатерация и вычисление положения БПЛА в реальном времени.
Высокая точность UWB-измерений позволяет проводить оценку положения БПЛА в локальной системе координат с минимальной ошибкой и обеспечивать его надежный «захват» на подлете к точке посадки. Система обеспечивает стабильную работу на высотах до 100 метров и ниже.
Результаты позиционирования передаются в полетный контроллер БПЛА по протоколу MAVLink и используются для выполнения автоматической посадки.
Компонент 1: Наземный UWB анкер
Наземный UWB анкер является базовым элементом инфраструктуры системы позиционирования. Анкеры размещаются вокруг зоны посадки с минимальным размером 3 х 3 метра и формируют опорную инфраструктуру, в которой выполняются измерения расстояний до БПЛА.
Каждый анкер выполняет двусторонний обмен сигналами с UWB-меткой, установленной на БПЛА, и обеспечивает получение высокоточных дальномерных измерений. Конфигурация сети анкеров обеспечивает устойчивую работу системы даже при частичном перекрытии радиовидимости.
Анкеры устанавливаются стационарно и привязываются к локальной (и при необходимости к глобальной) системе координат.
Конструкция устройства предусматривает эксплуатацию в промышленных условиях и обеспечивает устойчивость к внешним воздействиям.
Компонент 2: UWB метка на БПЛА
Одна или две UWB метки устанавливается на БПЛА и выполняют функцию мобильного элемента системы позиционирования. Устройства участвует в процессе измерения расстояний до наземных анкеров.
Метка обеспечивает обмен сигналами с несколькими анкерами одновременно, что позволяет вычислять пространственное положение БПЛА методом трилатерации. Кроме того, при установке 2-х меток можно дополнительно вычислить курс БПЛА. Малые габариты и масса устройства позволяют использовать его на широком классе беспилотных платформ.
Устройство интегрируется в бортовую систему БПЛА и обеспечивает передачу измерений или предварительно обработанных данных на вычислительный модуль.
Конструкция метки ориентирована на минимальное энергопотребление и устойчивую работу в условиях полета.
Компонент 3: Бортовой компьютер с ПО
Бортовой вычислительный модуль на базе Raspberry Pi 5 выполняет обработку данных позиционирования и взаимодействие с полетным контроллером БПЛА.
На вычислительном модуле реализованы алгоритмы трилатерации, фильтрации и преобразования координат из локальной системы в систему координат, используемую автопилотом. Также выполняется синхронизация данных и контроль качества измерений.
Вычисленные координаты и ориентация передаются в автопилот (например, ArduPilot или PX4) по протоколу MAVLink в виде сообщений точной посадки LANDING_TARGET. Кроме того, возможна независимая передача сообщений GPS_INPUT.
Программное обеспечение обеспечивает устойчивую работу в реальном времени и поддержку различной установки анкеров.