Световые сигналы позволят идентифицировать дроны
Американская компания Ford предложила Федеральному управлению гражданской авиации США использовать световые сигналы для идентификации дронов. Согласно записи в блоге компании, новую систему без особых сложностей можно будет установить на любой беспилотный летательный аппарат, а с помощью обновления программного обеспечения дроны, изначально имеющие в своей конструкции сигнальные огни, получат световую идентификации вообще без каких-либо переделок. Для распознавания дронов любой желающий сможет использовать специальное приложение для смартфона.
В настоящее время в США владельцы дронов массой до 25 килограммов обязаны пройти регистрацию в Федеральном управлении гражданской авиации США. По окончании этой процедуры за оператором закрепляется уникальный десятизначный номер, который он должен нанести на все свои беспилотники. Предполагается, что при нарушении правил полетов дронов по этому номеру можно будет быстро найти владельца аппарата. Однако регистрационный номер зачастую бывает невозможно различить на летящем дроне или аппарате, поднявшемся на высоту.
Согласно предложению Ford, беспилотники, изначально не имеющие в своей конструкции полетных огней, делающих их заметными в сумерках или ночью, должны быть оснащены светодиодным модулем. Его установка не потребует изменения конструкции аппарата и будет очень простой. Светодиодную панель можно будет запрограммировать таким образом, чтобы она начала мигать в определенной последовательности, тем самым передавая регистрационный номер оператора. Изменение прошивки дрона со встроенными полетными огнями позволит им мигать для передачи номера.
При указании номера в системе световой идентификации каждому знаку будет присваиваться его номер в таблице кодировки ASCII, который затем будет переводиться в бинарную систему. В этой системе единица будет соответствовать зажженной светодиодной панели, а ноль — погашенной. Единую частоту мигания панели сможет определить Федеральное управление гражданской авиации США. В будущем каждый владелец смартфона сможет скачать на него специальное приложение, позволяющее считать сигналы светодиодной панели дрона, расшифровать регистрационный номер и, например, передать его полиции.
Испытания прототипа системы идентификации компания Ford уже провела. Они показали, что приложение для смартфона позволяет точно распознавать регистрационный номер дрона, находящегося на расстоянии 25 метров от наблюдателя. По оценке компании, их система обойдется операторам существенно дешевле установки специализированных систем автоматического зависимого наблюдения-вещания или радиоответчиков для трансляции регистрационных данных. Причем для аппаратов с полетными огнями реализация функции световой идентификации и вовсе может быть бесплатной.
В настоящее время Федеральное управление гражданской авиации США занимается сбором предложений по автоматической идентификации дронов в воздухе. Предполагается, что благодаря системам автоматической идентификации различные службы смогут оперативно получить данные о регистрации того или иного аппарата. Это позволит быстро узнать все данные о его операторе. Кроме того, данные автоматической идентификации можно будет использовать в перспективных автоматизированных диспетчерских службах управления полетами беспилотников.
В августе 2015 года разработчики из Калифорнийского университета в Беркли предложили использовать светодиодную систему идентификации дронов Lightcense и провели первые испытания ее прототипа. Новая система состоит из светодиодов и радиопередатчика, транслирующего регистрационный номер дрона. Светодиоды крепятся на дрон снизу и мигают с уникальной для каждого аппарата последовательностью. Разработчики утверждают, что при помощи смартфона со специальным приложением можно будет идентифицировать дрон, летящий на высоте до 150 метров.
Разработчики системы Lightcense также заявили, что если их система будет одобрена Федеральным управлением гражданской авиации США, то они займутся созданием для полиции специальных камер, позволяющих распознавать регистрационные номера дронов в воздухе по их мигающим светодиодам.
Василий Сычёв
Его система управления автоматически находит оптимальные точки в воздушных потоках
Инженеры разработали алгоритм управления для беспилотников самолетного типа, который позволяет парить на восходящих воздушных потоках, расходуя в 150 раз меньше энергии, чем при активном полете с работающим двигателем. Алгоритм отслеживает и подстраивается под непрерывно изменяющиеся воздушные потоки, сохраняя высоту. Препринт доступен на arXiv.org. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Беспилотники самолетного типа более энергоэффективны, чем мультикоптеры. Благодаря крыльям они способны преодолевать большие дистанции и могут гораздо дольше находиться в воздухе. Причем эти параметры могут быть увеличены за счет парения — планирующего полета, в котором аппарат использует восходящие воздушные потоки для удержания в воздухе без использования тяги двигателей, аналогично тому, как это делают некоторые птицы. Группа инженеров под руководством Гвидо де Круна (Guido de Croon) из Делфтского технического университета разработала систему управления, которая позволяет беспилотникам самолетного типа без какой-либо предварительной информации о поле ветра самостоятельно находить оптимальные точки в восходящих воздушных потоках и использовать их для длительного парения с минимальным расходом энергии. В системе управления вместо обычного ПИД-регулятора используется метод инкрементальной нелинейной динамической инверсии, контролирующий угловое ускорение, подстраивая его под желаемые значения. Система управления может без изменения настроек работать и в режиме парения, и при полете с включенным двигателем во время поиска новых оптимальных точек в воздушных потоках или для компенсации резких порывов ветра. Для поиска оптимальных точек в поле ветра, в которых скорость снижения полностью компенсируется восходящим потоком воздуха, применяется алгоритм имитации отжига. Он случайно выбирает направления в пространстве пытаясь найти такую точку, в которой беспилотник может устойчиво лететь с минимально возможной тягой двигателя. Для тестов инженеры построили 3D-печатный прототип на основе модели радиоуправляемого самолета Eclipson model C. Он имеет размах крыла 1100 миллиметров и массу 716 грамм вместе с аккумуляторной батареей. В качестве полетного контроллера применяется Pixhawk 4. Помимо установленного под крылом и откалиброванного в аэродинамической трубе сенсора скорости, беспилотник имеет GPS-модуль для отслеживания положения во время полетов на открытом воздухе. В помещении применяется оптическая система Optitrack. Испытания проводились в аэродинамической трубе, возле которой установили наклонную рампу, для создания восходящего воздушного потока. Прототип запускали в воздушном потоке сначала на ручном управлении, после чего включали автопилот. Разработчики провели эксперименты двух типов. В первом они постепенно изменяли скорость воздушного потока от 8,5 до 9,8 метров в секунду при фиксированном угле наклона рампы. Во втором эксперименте скорость воздушного потока оставалась неизменной, зато менялся угол установки подиума. В обоих случаях алгоритм системы управления быстро находил в поле ветра точки, в которых мог поддерживать планирующий полет в течение более чем 25 минут, лишь изредка задействуя тягу двигателя в среднем лишь на 0,25 процента от максимальной, хотя при таких значениях воздушного потока для поддержания обычного полета требуется около 38 процентов. При изменении поля ветра из-за изменившегося угла наклона рампы или скорости воздушного потока алгоритм успешно находил и удерживал новое положение равновесия. В будущем инженеры планируют провести испытания на открытом воздухе. https://www.youtube.com/watch?v=b_YLoinHepo Американские инженеры и планетологи предложили использовать планер, способный длительное время держаться в воздухе за счет восходящих потоков и термиков, для изучения каньонов Марса. Предполагается, что такие аппараты с надувными разворачиваемыми крыльями могут стартовать с аэростата или дирижабля и затем планировать в атмосфере Марса от 20 минут до суток.