Для безошибочного полёта: саратовские учёные разработали универсальный алгоритм, который помогает БЛА не сбиваться с пути

В СГТУ имени Гагарина Ю.А. разработали программно-алгоритмическое обеспечение для калибровки систем стабилизации и управления движением беспилотника. Тестирование системы в рамках имитационного моделирования показало, что алгоритм работает в два раза эффективней традиционного фильтра Калмана, и БЛА всегда находит дорогу домой.

Для того, чтобы беспилотник не сбивался с маршрута и всегда долетал до намеченной точки, он оснащается навигационной системой, которая находится на борту либо как дополнительный модуль, либо в составе самого вычислительного и измерительного модуля. Навигационные системы бывают спутниковыми или инерциального типа.

Принцип работы навигационной системы инерциального типа заключается в измерении ускорений летательного аппарата и его угловых скоростей относительно трёх осей. По этим данным система определяет местоположение воздушного судна, его скорость, курс и другие параметры. Эти данные дают возможность стабилизировать положение аппарата во время полёта и применить автоматическое управление.

Главная проблема инерциальной навигации состоит в том, что поскольку движение никогда не бывает строго одинаковым, неизбежно накапливаются ошибки, и когда они переходят некое критические значение, беспилотник просто может потерять ориентацию в пространстве.

— В связи с накоплением ошибок у нас, во-первых, снижается точность позиционирования, во-вторых, за счёт накопления данных ошибок система начинает, так скажем, сходить с ума и, соответственно, беспилотный объект просто не понимает, куда ему двигаться, — отмечает один из разработчиков, ассистент кафедры приборостроения Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. Ярослав Пахомов.

Обычно для коррекции датчиков инерциальной системы используется математический алгоритм, известный как «фильтр Калмана», однако он не совершенен. Фильтр одновременно справляется только с двумя ошибками в системе, если их больше — навигационная система начинает давать сбои.

В отечественной и мировой практике с такими сбоями научились справляться. Проблема состоит в том, что решения разрабатываются строго для тех типов беспилотных систем, которые реализует на рынке данный производитель. Саратовские же учёные решили создать кроссплатформенный, т.е. универсальный алгоритм, который подойдёт для всех типов беспилотных систем.

Алгоритм прошивается в электронный «мозг» БЛА — полётный контроллер — и помогает уточнять работу цифровых датчиков. Более того, в случае возникновения ошибок в навигационной системе оператор в режиме реального времени получает об этом уведомления.

Имитационное моделирование показало, что алгоритм работает в два раза эффективнее фильтра Калмана и позволяет БЛА без ошибок достигать пункта назначения. Теперь разработчикам предстоят практические испытания на реальном беспилотнике мультироторного типа.

— Наша разработка будет реализовываться на рынке в виде программно-аппаратного комплекса, — говорит Ярослав Пахомов. — Рынок уже перенасыщен отдельными программными продуктами, и они в принципе сейчас не очень востребованы. Поэтому мы будем продавать готовое «железо», оснащённое нашим программным продуктом: это сам беспилотный летательный аппарат с наземной станцией управления и набором модулей на данный момент предназначенных для применения в сельскохозяйственной области. В планах у нас создание БЛА самолётного типа с вертикальным взлётом.

Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России