Аннотация проекта

Проблематика, решению которой посвящена данная работа заключается в недостаточной для многих технологических задач точности систем позиционирования существующих полетных контроллеров беспилотных летательных аппаратов, а также в отсутствии конкурентоспособного полетного контроллера, изготовленного преимущественного из Российских комплектующих, а также комплектующих союзных и дружественных государств. Актуальность работы заключается в решении существующих проблем на российском рынке беспилотных летательных аппаратов и дронов. Исходя из исследований российского рынка коптеров, проведенных фондом «Центр стратегических разработок» и аналитической компанией «DISCOVERY RESEARCH GROUP», потребность в дронах растёт, темпы производства не поспевают за потребностями, а цены на импортируемую продукцию увеличиваются. Это вызвано по большей части отсутствием локального производства составляющих, необходимых для сборки дронов, в частности полетных контроллеров, а также точных навигационных систем. После введения санкций иностранными государствами и некоторыми кампаниями против России, ощущается резкая нехватка конкурентного отечественного аналога. Данный проект посвящен разработке инерциальной системы навигации, разработке и производству прототипа полетного контроллера, выполненного на основе российской электронно-компонентной базы, освоение технологии производства. Результаты данной работы позволят улучшить ситуацию на Российском рынке БПЛА, а также извлечь в дальнейшем прибыль. Полученные результаты будут включать следующие блоки: топология и принципиальная схема полетного контроллера; инерциальная система навигации дрона, имеющая погрешность не более 200 – 250 мм; минимальный жизнеспособный продукт – полетный контроллер, то есть двусторонняя печатная плата, интегрированная модулями управления и разработанной системой навигации, размерами не более 80х80х25 мм; техническая документация продукта; документация по эксплуатации; программное обеспечения, конструкции квадро- и окто- коптера; браузерное приложения контроля/отладки состояния дрона; веб-сайт проекта. Данный продукт может быть использован в качестве основного полетного контроллера при производстве БПЛА мультикоптерного типа, самолетного типа, дистанционно управляемых транспортных средств, а также других видов беспилотной техники. Конечными потребителями могут стать как компании производящие агро-дронов, спасательно-наблюдательных дронов, курьер-дронов, так и частные лица, занимающиеся авиамоделированием. Разработанный продукт может быть использован при производстве товаров двойного назначения.

Описание проблемы

На сегодняшней день проблема пространственного позиционирования мультикоптеров ощутимо отражается на рынке дронов. Существующие решение, такое как модуль спутниковой навигации, дает погрешность в 1–3 метра, что приводит к долгому поиску, а также утери устройства. Задержка вызвана отложенной расшифровкой псевдослучайного числа GPS модулем, также влияют помехи, вызванные природными условиями. При потери спутниковой связи с GPS-модулем дрона, устройство теряет ориентацию в геолокации. Это приводит к невозможности возврата дрона в контрольную точку отправления. Отклонение измеренного значения, встроенного компас, дает погрешность, изменяя конечный результат в геометрическую прогрессии. Существующие зарубежные аналоги полетного контроллера не имеют адаптивности к конструкции, а также используют GPS систему позиционирования дрона. Сложность эксплуатации таких аналогов вызвана некачественной документацией по эксплуатации и трудность обращения к производителям товара. После введения санкций иностранными государствами и некоторыми частными кампаниями против России, а также дополнение Федерального закона "Об экспортном контроле" от 19 июля 2022 года, увеличилась цена и сроки доставки товара. Недоступны некоторые элементы электронной компонентной базы, что вызвало сложность ремонта. Существующее на рынке программные обеспечения малофункциональны. Это делает невозможным использование доступного ПО в различных конструкциях дронов. Из-за отсутствия адаптивности ПО клиент сталкивается с неудобствами и вынужден тратить дополнительное время на изучение среды.

Основные технические параметры, включая обоснование соответствия идеи/задела тематическому направлению (лоту)

Полетный контроллер разработан на базе отечественного микроконтроллера (MCU), компании «НИИЭТ», серии K1921. Выполнен в формфакторе двусторонней печатной платы, размерами 80х80х25мм. Контроллер будет включать: инерциальную систему наклона (IMU) – набор датчиков, позволяющих фиксировать инерциальные воздействия, такие как ускорение, изменение угловой скорости и т. д.; барометрический датчик (BAROMETER) – датчик, измеряющий атмосферное давление, необходимый для удержания высоты и обеспечивающий плавность движения дрона; разработанная и исследованная инерциальная система навигации – инерциальная система, интегрированная показателями координат и скорости изменения точки положения в пространстве, поступающих со спутниковой системы навигации, погрешность определения положения в пространстве не более 200 – 250 мм; реализована возможности подключения GPS-датчика/ГЛОНАСС; microSD слот – слот карты памяти, необходимый для хранения информации (черный ящик). Полетный контроллер выполнен с поддержкой FPV технологии, то есть трансляцией изображения, необходимой для управления дрона от первого лица. Так же реализована технология OSD аналогового и цифрового сигнала. Присутствует поддержка VCP, протокола UART, I2C интерфейса, и более 8 PWM выходов. Система включает себя датчик напряжения питания, датчик тока, датчик напряжения батареи, а также зуммер. Программный комплекс: В целях достижения адаптивности будет разработано несколько программных обеспечений, необходимых для многоцелевого разнообразия и актуальности. Таким образом, устройство может использоваться в системах с различным количеством несущих винтов (дрон-мультикоптер). Также для настройки и отладки системы будет разработан как веб-интерфейс, так и десктопное приложение, что в конечном счете приведет к комплексному и удобному в использовании технологичному решению.

Организационные, производственные и финансовые параметры

Для четкого понимания порядка принятия решений и взаимодействия между отдельными работниками необходимо выстроить линейную организационную структуру, позволяющую узко специализировать направления, что повысит качество выполнения работ. Разработанный продукт пройдет все необходимые этапы отладки и контроль качества. В случае выявления дефектов технические недостатки будут исправлены. Также программное обеспечение пройдет анализ оптимизации процессов. В процессе улучшения технологии производства будет приобретено необходимое оборудование, налажены каналы связи с поставщиками высококачественных составляющих, необходимых для производства. В целях привлечения аудитории, будет написан сайт. Работа по привлечению клиентской аудитории будет вестись при помощи и других медиаресурсов. Размещенная на сайте информация позволит беспрепятственно ознакомить клиента с товаром, приобрести ее, а также задать все необходимые вопросы. Доставка товара клиенту/получателю осуществляется при помощи курьерских служб доставки грузов и документов для организаций и частных лиц. Для функционирования предприятия будет подобран компетентный персонал, соответствующий всем необходимым нормам. В процессе роста предприятия и увеличения реализуемого оборота будут происходить следующие изменения: закупка нового, необходимого оборудования; привлечения персонала/ замена части персонала на более компетентных специалистов; увеличение категории выпускаемой продукции; увеличение закупок сырьевой базы.

Основные конкурентные преимущества:

За счет применения улучшенного алгоритма обработки информации с сенсоров инерциальной навигации и оптимизации системы дублирования внешней и внутренней навигации позволит достичь максимально допустимой точности. Полетный контроллер является комплексным решением проблем промышленных предприятий, изготавливающих беспилотные летательные аппараты: высокое качество и технологические решения; низкая стоимость конечного продукта; адаптивность и вариативность применения; отечественная электронная компонентная база, снижение производственных рисков; расположение производства на территории РФ, увеличение скорости снижение рисков доставки; гарантийное обслуживание товара и индивидуальный комплексный подход к покупателю. Архитектура программного обеспечения, загружаемая после производства контроллера, сложно копируема, что делает устройство более защищенным. Научно-техническое решение и/или результаты, необходимые для создания продукции: Данная работа полностью выполнена на основе собственных разработок. Реализуется данный проект с использованием доступной отечественной электронной компонентной базы. Математические вычисление, разработанные алгоритмы, программное обеспечение – собственная разработка. В процессе выполнения проекта и получения минимального жизнеспособного прототипа, будет подана заявка на патент полезной модели, а также получено свидетельство о регистрации программы для ЭВМ

На страницу проекта