Tani system nawigacji dla bezzałogowych systemów powietrznych
Systemy UAS cieszą się coraz większym zainteresowaniem w rolnictwie, bezpieczeństwie publicznym, inteligentnych miastach, zrównoważonym zarządzaniu zasobami i wielu innych obszarach. Obecnie istnieje duże zapotrzebowanie na przystępny cenowo, niezawodny system, który mógłby dostarczać danych szacunkowych na temat wysokości i położenia tych urządzeń. W ramach finansowanego przez UE projektu GLAD-2, realizowanego pod egidą programu „Horyzont 2020”, zajęto się tą potrzebą, opracowując tani system określania wysokości i nawigacji. System ten oblicza niskopoziomowe dane odbierane przez wieloantenowy globalny system nawigacji satelitarnej (GNSS). Prace obejmowały dogłębną analizę algorytmów, przeprojektowanie sprzętu i oprogramowania, kompleksowe udoskonalenie i powtórne testowanie w terenie. „Stworzyliśmy tanią platformę, która może być dostosowana do różnych potrzeb użytkowników poprzez staranny dobór i ocenę dostępnych na rynku komponentów oraz wdrożenie zaawansowanych algorytmów syntezy danych”, mówi koordynatorka projektu Esther López z hiszpańskiej firmy ACORDE. Więcej znaczy lepiej Naukowcy skorzystali z tanich odbiorników GNSS w połączeniu z zaawansowaną syntezą danych z inercyjną jednostką pomiarową oraz z danych barometru w celu poprawy położenia i pozycji systemów bezzałogowych w trudnych warunkach GNSS. W systemie nie zastosowano magnetometrów, dzięki czemu jest on odporny na pola magnetyczne i nie wymaga kalibracji w przypadku modyfikacji środowiska magnetycznego. Inżynierowie wybrali różne anteny GNSS i dokonali pomiaru ich wydajności zgodnie z kryteriami technicznymi i ekonomicznymi. Podejście oparte na wielu antenach umożliwiło systemom bezzałogowym wykonywanie dokładnych pomiarów bez napotykania typowych problemów związanych z magnetometrami. „Zastosowanie wielu anten pomoże poprawić pozycjonowanie, a wykorzystanie barometru skróci czas przywracania w przypadku zaniku sygnału GNSS”, wyjaśnia López. Komercjalizacja systemu przebiegała równolegle z harmonizacją przepisów w Europie, co sprzyjało rozwojowi tego niszowego rynku, w szczególności w zastosowaniach wrażliwych na zakłócenia magnetyczne. Regulacja, analiza rynku i informacje zwrotne od stron trzecich pomogły zdefiniować wymagania dotyczące ograniczeń elektrycznych i mechanicznych, definicji interfejsów i oprogramowania. Tanie, dokładne i niezawodne Udane połączenie GNSS i danych inercyjnych pozwoliło uzyskać dokładną i niezawodną nawigację. Jak tłumaczy López: „Czujniki inercyjne zapewniają doskonałą odpowiedź dynamiczną przy bardzo wysokich prędkościach transmisji danych, podczas gdy GNSS służy jako bezwzględny punkt odniesienia. Ponadto przy użyciu konfiguracji wieloantenowej można wykorzystać zróżnicowane pomiary fazy nośnej anteny GNSS, aby uzyskać dużą dokładność orientacji”. GLAD-2 z powodzeniem dokonał komercjalizacji taniego systemu nawigacji opartego na fuzji czujników i platformie wieloantenowej. Zwieńczeniem było uzyskanie europejskiego znaku zgodności (CE), które nastąpiło po odpowiednim procesie certyfikacji. Znak certyfikujący CE potwierdza zgodność produktów sprzedawanych na terenie Europejskiego Obszaru Gospodarczego z normami w zakresie zdrowia, bezpieczeństwa i ochrony środowiska. Efektem końcowym jest wysoce konkurencyjny produkt skierowany do niskokosztowego sektora rynku systemów nawigacyjnych. „Dzięki elastyczności system zaspokaja potrzeby szerokiego grona użytkowników nie tylko w systemach bezzałogowych, ale także w zastosowaniach lądowych i morskich”, podkreśla López.
Słowa kluczowe
GLAD-2, globalny system nawigacji satelitarnej (GNSS), antena, nawigacja, bezzałogowy system powietrzny (UAS), wysokość
