В Пензе разработали «мозговой центр» для беспилотных аппаратов, способный определять локальные метеорологические условия
Ученые Пензенского государственного университета (ПГУ) в рамках реализации национального проекта «Беспилотные авиационные системы» создали информационно-измерительную систему (ИИС) для беспилотных аппаратов. Система способна определять локальные метеорологические условия (ЛМУ) и может найти применение в гидрометцентрах, МЧС, нефтяной и газовой промышленности, сельском хозяйстве.
Беспилотные аппараты гражданского назначения широко используются в различных сферах: в сельском и лесном хозяйстве, картографии, строительстве, военной сфере. С их помощью доставляют грузы и проводят мониторинг дорожной ситуации. Ученые ПГУ предлагают использовать беспилотные аппараты для измерения ЛМУ: температуры, атмосферного давления, влажности воздуха и почвы, скорости и направления ветра, освещенности, количества осадков и других параметров.
Один из разработчиков, доктор технических наук, доцент кафедры «Информационно-измерительная техника и метрология» Виктор Баранов подчеркнул актуальность разработки.
«Хотя мы с вами получаем достоверный прогноз погоды для каждого региона, каждого города, но эта информация не дает нам уверенности, что прогноз для большой территории сбудется в том конкретном месте, в котором мы находимся. На погодные условия на каждом локальном участке оказывают влияние местные специфические факторы: плотная застройка многоэтажками, возвышенность или низина, берег водоема, пашня или участок, заросший кустарником», — отметил Виктор Баранов.
Локальные метеорологические условия определяют не только для прогноза погоды. Сбор метеорологических данных важен и для других целей — например, для обеспечения техники безопасности и предотвращения угроз жизни и здоровью людей.
«Цели разные. Техника безопасности, угрозы жизни и здоровью людей — в шахтах. Здесь важно контролировать уровень метана. Влагосодержание воздуха и почвы, минимальная температура на поверхности почвы при заморозках, освещенность солнечным светом и другие — в сельском хозяйстве», — подчеркивает ученый.
Разработчики уверены, что со сбором специфичных показателей ЛМУ отлично справятся беспилотные аппараты летательного и наземного типа, в которые будет встроена ИИС.
Научный коллектив ПГУ ранее запатентовал новый способ аналого-цифрового преобразования напряжения. На его основе ученым удалось разработать базовую структуру ИИС для определения параметров ЛМУ. Структура позволяет осуществлять подбор измерительных каналов для конкретного набора параметров — для этого требуется перенастроить программный код.
Виктор Баранов обратил внимание, что сбор и обработка данных — долгий и трудоемкий процесс. Создать универсальную структуру затруднительно и экономически невыгодно, так как общий перечень параметров ЛМУ в различных областях очень широк.
Новаторы создали базовую структуру многоканальной информационно-измерительной системы и полный набор измерительных каналов для определения параметров. В будущем для конкретного запроса, например, от МЧС, аграриев, гидрометцентров, будет составляться индивидуальный перечень ЛМУ, подбор индивидуальной платформы, рабочие измерения.
ИИС будет встроена в беспилотный аппарат и станет дополнением к его системе управления. В состав ИИС входят датчики (температуры, давления, влажности и так далее, в зависимости от предназначения). Их выходные сигналы поступают на аналогово-цифровой преобразователь напряжения через аналоговый коммутатор. Полученный электрический сигнал преобразуется в код, понятный для вычислительной машины. Далее контроллер со встроенным микропроцессором преобразует выходные сигналы датчиков в параметры ЛМУ. Данные передаются устройству управления, которое на основе этой информации формирует команды управления аппаратом.
«Конечная информация будет использоваться для управления беспилотным аппаратом, а также для сбора и передачи информации специалисту: метеорологу, службам контроля техники безопасности, сотрудникам МЧС», — рассказал Виктор Баранов.
Разработанная структура — гибкая и может подстроиться практически под любую задачу. Ее можно применить в разных условиях, сменив датчики и алгоритм работы.
Летательный беспилотный аппарат сможет подобраться в те места, где человеку находиться опасно. Он сможет быстро передать актуальные данные: температуру очага возгорания и скорость ветра, степень задымленности, наличие вредных испарений.
В теплицах и на посевных угодьях можно будет контролировать уровень влажности воздуха и почвы, солнечного света. В шахтах концентрацию метана сможет отслеживать беспилотный аппарат наземного типа.
«С нашим изобретением появляется возможность попасть в труднодоступные места: в шахты или на какой-то производственный участок нефтедобычи, чтобы автоматически проконтролировать целостность трубы и обнаружить утечку. Наша разработка — широкого применения и разнообразна», — добавил Виктор Баранов.
Источник: ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет"
