Применение БПЛА (ПИШ, Таганрог)

Разрабатываемые технологии

1. Интеллектуальная система автономного управления БПЛА
   Главной целью проекта является повышение автономности обработки сельскохозяйственного поля. Поэтому основное направление разработки – создание интеллектуальной системы автономного управления БПЛА.
   Включает разработку алгоритмов и написание программного обеспечения.
2. Система группового управления БПЛА
   Сценарий применения подразумевает снижение степени вмешательства оператора БПЛА. Оператор запускает миссию для нескольких (3-5) БПЛА после чего вмешивается только в случае возникновения внештатных ситуаций.
   Включает разработку алгоритмов и написание программного обеспечения.
3. Система технического зрения БПЛА
   На борт БПЛА для картографирования устанавливается мультиспектральная камера. Для этой камеры создана система автоматического управления с возможностью съёмки с различной частотой.
   Включает написание программного обеспечения для управления камерой.
4. Оценка состояния растений по мультиспектральным данным для точечного внесения средств защиты растений.
   Для определения зон внесения средств защиты растений (СЗР) происходит построение ортофотопланов с вегетационными индексами и оценка их значений. В данный момент оценка происходит по пороговым значениям индексов, ведётся разработка нейросетевой системы оценки.
5. Доработка аппаратной части платформы F1800 Pro
   Установка на борт мультиспектральной камеры и бортового вычислителя с разработанным программным обеспечением систем управления.
   Кроме того, была разработана и установлена на борт БПЛА система резервного питания с модулем мониторинга состояния батареи. Она обеспечивает безопасность полётов путём защиты от потери основного источника питания.

Преимущества предлагаемых технологий

1. Снижение степени участия и количества ошибок оператора
   Система автономного управления сводит к минимуму участие оператора при выполнении полётного задания. После запуска миссии оператор вмешивается только в случае возникновения нештатных ситуаций. БПЛА выполняет миссию в автономном режиме. Это позволяет избежать ошибок, вызванных психофизическим состоянием оператора.
2. Решение проблемы нехватки операторов БПЛА
   Оператор управляет не одним, а несколькими БПЛА. Разработанная система группового управления позволяет оператору контролировать работу сразу нескольких БПЛА, вмешиваясь только в случае возникновения ошибок.
   Разделение общей территории облёта на зоны между членами группы БПЛА происходит в автоматическом режиме. Также во время полёта действуют алгоритмы избегания столкновений БПЛА друг с другом.
3. Повышение скорости обработки поля.
   За счёт применения технологий группового управления сельскохозяйственное поле обрабатывается группой БПЛА, которые действуют согласовано и обрабатывают поле быстрее чем одиночные БПЛА.
4. Экономия средств защиты растений за счёт точечного внесения СЗР
5. Мультиспектральный анализ состояния сельскохозяйственных культур позволяет вносить СЗР не на всю площадь поля, а только на те участки, где это необходимо.
   С этой целью на основе отснятых с БПЛА мультиспектральных данных строятся вегетационные индексы. Строится ортофотоплан поля, где каждая точка имеет своё значение индекса. Затем эти значения оцениваются (в том числе с применением нейросетевых методов) и на основании этой оценки выбираются участки для внесения СЗР.
   Точечное внесение позволяет снизить расход химикатов примерно на 20%.

БПЛА для мультиспектрального картографирования

Для решения задачи картографирования была доработана платформа F1800 Pro. На неё была установлена мультиспектральная камера MicaSense RedEdge-P, а также бортовой вычислитель. Были разработаны интеллектуальная система автономного управления БПЛА, система группового управления и система управления мультиспектральной камерой с возможностью съёмки в различных режимах.

Также на БПЛА была установлена необходимая электроника и сетевой коммутатор. Были смоделированы и напечатаны на 3d принтере специальные крепления.

Кроме того, была разработана система резервного питания с модулем мониторинга состояния батареи, которая обеспечивает безопасность полётов путём защиты критически важных систем, отвечающих за управление БПЛА, от потери основного источника питания.

Технические характеристики доработанного БПЛА на базе F1800 Pro