Ультразвуковая локальная система навигации — «GPS в помещении» для автономных полётов БПЛА.
Для осуществления автономного полёта любому беспилотному летательному аппарату необходимо знать своё местоположение. Ультразвуковая локальная система навигации решает задачу определения местоположения БПЛА, в том числе в помещениях, где сигналы спутниковых систем навигации недоступны.
Система позволяет создать «GPS в помещении», в которой роль спутников играют ультразвуковые излучатели, управляемые стационарным модулем. Разместив в заданных точках 4 излучателя-маяка, можно создать область, внутри которой несколько квадрокоптеров смогут определить своё местоположение и одновременно выполнять автономные полёты по заданным программам.
Как работает:
Измеряя время прохождения сигнала от маяка до летательного аппарата и зная скорость распространения сигнала, можно определить расстояния от аппарата до маяков. Если известны расстояния до трёх маяков, местоположение определяется как точка пересечения трёх сфер, центры которых находятся в точках расположения маяков, а радиусы равны расстояниям от маяка до аппарата.
В системе в роли маяков выступают ультразвуковые излучатели. Сигналы принимают два микрофона, расположенных на плате модуля навигации. Поскольку микрофоны установлены на плате сверху, излучатели всегда должны быть выше квадрокоптера, чтобы сигнал достигал микрофона. Чтобы определить своё местоположение, квадрокоптеру необходимо одновременно принять сигналы как минимум от трёх маяков. Четвёртый маяк повышает точность определения координат. Кроме того, при необходимости любой из четырёх маяков выступает в роли резервного, поддерживая работоспособность системы при отказе одного из маяков.
Оптимальные условия:
Расположение маяков на высоте 3,5 м в вершинах квадрата 5×5 м.
Учитывая зависимость скорости звука от температуры воздуха, для наилучших результатов позиционирования рекомендуется использовать систему при температуре 20±5 °C.
Ключевые особенности:
- Работа в помещениях, где недоступен GPS.
- Одновременное позиционирование нескольких квадрокоптеров.
- Автономные полёты по заданным программам.
- 4 ультразвуковых маяка-излучателя.
- Резервирование: при отказе одного маяка система сохраняет работоспособность.
- Высокая точность за счёт четвёртого маяка.
- Простая схема размещения: квадрат 5×5 м, высота 3,5 м.
- Рекомендуемый температурный режим: 20±5 °C.
