Беспилотные летательные аппараты с каждым годом завоёвывают всё больше сегментов рынка, а их возможности постоянно расширяются. Беспилотники не только удешевляют многие процессы, такие как съёмка с воздуха, мониторинг местности, но и могут выполнять работы, опасные для человека, — в труднодоступных районах, зонах пожаров и техногенных катастроф или даже на других планетах.
Обеспечить стабильность полёта беспилотного аппарата в сложных или быстро меняющихся условиях — непростая задача. Её решением занимаются на кафедре 305 «Пилотажно-навигационные и информационно-измерительные комплексы» Московского авиационного института. Участники проекта — студенты Влада Углицких, Игорь Павленко и ассистент кафедры Дмитрий Волков — работают над программно-аппаратным комплексом быстрой стабилизации беспилотника при негативном воздействии окружающей среды. Ключевое слово здесь — «быстрой», ведь время стабилизации аппарата, по оценкам коллектива, составит всего 5–7 секунд, что примерно в 10 раз быстрее, чем при использовании систем, имеющихся на рынке сегодня.
В этом году на развитие проекта был получен грант по программе «УМНИК» в размере 500 000 рублей.
Уникальный алгоритм
Алгоритм, разрабатываемый маёвцами, обеспечит возможность стабилизации положения дрона относительно полётных ориентиров, например горизонта или навигационных радиосигналов. Итогом работы станет компактный модуль стабилизации, которым можно будет оснастить беспилотный летательный аппарат.
Принцип работы комплекса основан на использовании FastSLAM-навигации с применением ускоренного фильтра Калмана. Карта движения беспилотника сегментируется на небольшие участки, что помогает избавиться от зависимости ориентиров друг от друга и значительно сократить время оценки состояния системы.
— На данный момент нашим главным конкурентом является американский дрон SQUID с заявленным временем стабилизации 5 секунд, — рассказывает Влада Углицких. — Однако он имеет существенный недостаток: для его запуска необходимо крупногабаритное устройство — пневматическая пушка. К тому же, на данный момент аппарат не представлен в свободном доступе на рынке.
Решение маёвцев исключает потребность в дополнительном инфраструктурном оборудовании и позволяет сохранить работоспособность аппарата в режиме полностью автономного полёта.
Спасение людей и экомониторинг
Беспилотный летательный аппарат с системой быстрой стабилизации предназначен для использования в спасательных операциях МЧС, в интересах вооружённых сил РФ, в горном деле, сельском хозяйстве, борьбе с браконьерством, экологическом мониторинге и мониторинге инфраструктурного оборудования, установленного в труднодоступной и малонаселенной местности.
— Также в разработке могут быть заинтересованы добровольческие поисково-спасательные отряды: одним из известнейших является «Лиза Алерт», — говорит Влада. — Наше решение позволит сильно сократить время поиска людей. Ещё одна важная сфера применения — экологический мониторинг и предупреждение трагедий, связанных с обвалами, обрушениями и другими чрезвычайными ситуациями. Ну и, конечно же, наша разработка будет полезна для геологических изысканий и поиска месторождений.
Представить готовый прототип беспилотника с уникальной системой стабилизации планируется в 2023 году. В дальнейшем авторы продолжат работу над проектом при поддержке Фонда содействия инновациям по программе «Старт».