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 определять положение БПЛА в локальной системе координат с минимальной погрешностью и обеспечивать его надежный «захват» на этапе захода на посадку. Система стабильно работает на высотах до 100 метров и ниже.


Результаты позиционирования передаются в полетный контроллер БПЛА по протоколу MAVLink и используются для выполнения автоматической посадки.

 

Наземный UWB анкер

Компонент 1: Наземный UWB анкер

Наземный UWB-анкер является базовым элементом инфраструктуры системы позиционирования. Анкеры размещаются вокруг зоны посадки (минимальная конфигурация — 3×3 метра) и формируют опорную сеть для выполнения дальномерных измерений.

Каждый анкер осуществляет двусторонний обмен сигналами с UWB-меткой, установленной на БПЛА, обеспечивая получение высокоточных измерений расстояния. Конфигурация сети анкеров обеспечивает устойчивую работу системы даже при частичном перекрытии радиовидимости.

Анкеры устанавливаются стационарно и привязываются к локальной (при необходимости — к глобальной) системе координат. Конструкция устройств рассчитана на эксплуатацию в промышленных условиях и устойчива к внешним воздействиям.

UWB метка на БПЛА

Компонент 2: UWB метка на БПЛА

Одна или две UWB-метки устанавливаются на БПЛА и выполняют функцию мобильного элемента системы позиционирования. Устройства участвуют в процессе измерения расстояний до наземных анкеров.

Метки обеспечивают одновременный обмен сигналами с несколькими анкерами, что позволяет определять пространственное положение БПЛА методом трилатерации. При использовании двух меток дополнительно может вычисляться курс БПЛА.

Компактные размеры и малый вес позволяют применять устройство на широком спектре беспилотных платформ. Метка интегрируется в бортовую систему БПЛА и передает измерения и дополнительные данные (идентификатор сайта и глобальные координаты зоны посадки) на вычислительный модуль.

Конструкция устройства оптимизирована по энергопотреблению и обеспечивает стабильную работу в полете.

Бортовой компьютер с ПО

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 модуле реализованы алгоритмы трилатерации, фильтрации и преобразования координат из локальной системы в систему координат автопилота. Также обеспечиваются синхронизация данных и контроль качества измерений.

Вычисленные координаты и ориентация передаются в автопилот (например, ArduPilot или PX4) по протоколу MAVLink в формате сообщений точной посадки LANDING_TARGET. Дополнительно возможна передача данных через сообщения GPS_INPUT.

Программное обеспечение обеспечивает стабильную работу в реальном времени и поддерживает различные конфигурации размещения анкеров.

Общие
характеристики
системы

Тип системы
Локальная система позиционирования БПЛА на основе UWB
Метод позиционирования
Трилатерация по дальномерным измерениям
Рабочая зона
До 100 м по высоте, зона покрытия определяется конфигурацией анкеров, минимальная дистанция захода 50 м.
Точность позиционирования
15-20 см (при посадке, на высоте 1 м)
Частота обновления координат
До 10-20 Гц (в зависимости от конфигурации)
Интерфейс с автопилотом
MAVLink 2
Поддерживаемые автопилоты
ArduPilot 4.10+, PX4 v1.12.3+
Количество анкеров
От 5 (минимально) до 10-12 (для больших площадок)

Характеристики UWB

Диапазон частот
UWB (3.5-8 ГГц)
Тип измерений
Two-Way Ranging (TWR)
Точность измерения расстояния
До +-10 см

Эксплуатационные параметры

Условия работы
Открытые и частично закрытые площадки
Степень защиты анкеров и меток
IP66
Диапазон температур
-40 C до +60 C