Система технического зрения и управления мини-дирижаблем для соревнований беспилотных летательных аппаратов
Sergey Zmurin
Victor Krukhmalev
Roman Fedorenko
e-mail frontwise@gmail.com
Southern Federal University, Russia
В статье представлены система технического зрения и система управления для мини-дирижабля. Система предназначенная для организации автономного движения мини-дирижабля вдоль контрастной полосы маршрута в соответствии с регламентом соревнований беспилотных летательных аппаратов.
Изобретённые более 100 лет назад дирижабли не потеряли свою актуальность до сих пор. Дирижабли могут применяться как в качестве пассажирского и грузового транспорта, так и в качестве средств для патрулирования, мониторинга, аэрофотосъёмки, картографии, рекламы, агитации, пропаганды и создания каналов связи.
В отличие от аэродинамических летательных аппаратов, которые тратят около двух третей тяги двигателей для поддержания своей массы в воздухе, дирижаблям для создания подъёмной силы не нужно расходовать энергию, кроме случаев, когда имеет место перетяжеление дирижабля, отсюда вытекает высокая дальность и длительность беспосадочных полётов. Дирижабли расходуют энергию только на ускорение и преодоление сопротивления воздуха, что позволяет устанавливать на них двигатели меньшей мощности, чем потребовались бы самолёту или вертолёту при одинаковой полезной нагрузке.
Большая экологическая чистота дирижаблей вытекает из возможности установки менее мощных двигателей, что влечёт за собой меньшее потребление топлива и, следовательно, меньший выброс выхлопных газов в случае тепловых двигателей, и меньшее электромагнитное загрязнение в случае электрических двигателей. Меньший удельный расход топлива у дирижаблей также влечёт за собой меньшую стоимость полёта.
Анализируя достоинства и недостатки дирижаблей, получаем значительный перевес в сторону достоинств. Отсюда вытекает актуальность дирижаблей, как универсальных воздушных платформ.
Применение автономных систем управления позволяет исключить человеческий фактор, повысить быстродействие позволит совершать длительные беспосадочные полёты, что актуально при задачах патрулирования.
Для развития сферы создания систем управления беспилотными летательными аппаратами актуально проводить соревнования, так как в ходе подготовки к соревнованиям появляются новые технические решения, способствующие прогрессу.
Одним из таких соревнований является ERBA (Extremal and Record-Breaking flights of the UAVs and the Aircraft with electrical power plant) [1] Экстремальные и рекордные полеты БПЛА и ЛА с электрическим двигателем. Основные цели этих соревнований — проанализировать и понять особенности БПЛА и ЛА с электрическим двигателем, определить пути прогресса и технологий, необходимых для этих типов летательных аппаратов.
Соревнования позволяют проверить на практике работоспособность автономных дирижаблей, показать состоятельность и перспективность данных платформ.
Постановка задачи
Для категории летательных аппаратов, относящихся к дирижаблям, поставлена задача полёта по маршруту. Задача полёта по маршруту представляет собой полёт на высоте от 0 до 1 метра над уровнем земли по маршруту в форме овала длиной 30 метров и радиусом закругления 10 метров. Ширина линии маршрута составляет 21 сантиметр. В течение времени полета лента длиной 1 метр, прикрепленная к дирижаблю, должна касаться земли на линии маршрута. Схема маршрута и его фото представлены на рисунках 1 и 2 соответственно.
