МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

 НАЦИОНАЛЬНЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТИМ. Н. Е. ЖУКОВСКОГО «ХАИ»

 Кафедра 503

  

Доклад на тему:

«Система БПЛА для поиска восходящих потоков»

Выполнил студент гр. 545Б Шашков П.С.

Содержание1. БПЛА2. Восходящие потоки3. Автопилот4. Принцип работы системы5. Подборка датчиков

БПЛА

Беспилотный летательный аппарат (БПЛА ) - летательный аппарат без экипажа на борту.

Гражданская область применения БПЛА весьма обширна: от сельского хозяйства и строительства до нефтегазового сектора и сектора безопасности. БПЛА гражданского назначения могут использоваться в работе служб по чрезвычайным ситуациям (контроль пожарной безопасности); полиции (патрулирование зон); предприятий сельского хозяйства (наблюдение за посевами), лесничества и рыболовства (лесоохрана и контроль рыбного промысла); компаний, занимающихся геодезией (картографирование); институтов географии и геологии; компаний нефтегазового сектора (мониторинг нефтегазовых объектов); строительных предприятий (инспектирование строек); средств массовой информации (аэрофото- и видео съемка) и др.

Под действием Солнца поверхность Земли нагревается и нагревает находящийся над ней воздух.

Нагревшийся воздух поднимается вверх, образуя термические восходящие потоки (термики или ТВП). Наиболее мощные термические потоки наблюдаются летом после полудня при хорошем прогреве земли. По мере удаления потока от земли он охлаждается и опускается к земле. Этот процесс можно отнести к конвекции.

A – верхние слои атмосферы1 – нагретый участок земли2 – восходящий поток3 – нисходящий поток

ВОСХОДЯЩИЕ ПОТОКИ

Воздух является очень плохим проводником тепла. Поэтому достаточно большой объем воздуха, обладающий одной температурой и

перемещающийся в атмосфере с другой температурой, практически не отдаст тепло и не получает его от окружающей среды. Если частица воздуха поднимается, давление в ней уменьшается. Это приводит к уменьшению ее температуры. И наоборот, если частица воздуха опускается,

давление и ее температура увеличиваются. В приземных слоях атмосферы поднятие частицы воздуха на 100 м приводит к уменьшению ее температуры примерно на 1 °с.

ВОСХОДЯЩИЕ ПОТОКИ

АВТОПИЛОТ

Автопилот — устройство или программно-аппаратный комплекс, ведущий транспортное средство по определённой, заданной ему траектории. Наиболее часто автопилоты применяются для управления летательными аппаратами (в связи с тем, что полёт чаще всего происходит в пространстве, не содержащем большого количества препятствий).

Принцип работы системы

На законцовках крыла находятся термодатчики, которые фиксируют значение температуры окружающей их среды.

Сигналы, поступающие с этих датчиков обрабатываются мк в соответствии с заданным алгоритмом. Если в ходе анализа сигналов, все данные указывают на наличие термического потока, то система выдаёт управляющие сигналы, которые заводят ЛА в термик.

Алгоритм работыНАЧАЛО

Инициализация оборудования

Был сбой в системе

Восстановление из лога

Самокалибровка

Данные гироскопа

Данныеакселерометра

Данные барометра

Данные компаса

Данные термодатчиков

Включаем двигатель и набираем заданную

высоту

Данные для

анализа

Крен больше допустимого

Разность температур

Поворот в сторону потенциала

Выравниваем крен

Температура вышла за текущий

диапазон

Меняем чувствительность

термодатчиков

Уровень высоты меньше заданного

Меняем коэффициент отклонения

сервоприводов в соответствии со

значением скорости

Скорость изменилась

2

1

2

1

1

1

1

ДатчикиДатчик Назначен

иеСкорость max(Гц)

Интерфейс Напряжение питания max (В)

Потребляемый ток max (мА)

L3G4200D Трехосевой гироскоп

800 SPI/I2C 3.6 6.1

LIS302DLH Трехосевой акселерометр

1000 SPI/I2C 3.6 0.25

LPS331AP Барометр 25 SPI/I2C 3.6 30

HMC5883L Компас 160 I2C 3.6 0.1

МК

Периферия

Выбор термодатчиков

1) Фотодиод2) Пироэлемент3) Термопара4) ЛИТ

Требуемые параметры: -чувствительность не менее 0,01 градуса С-скорость получения данных не менее 270 Гц-малый вес

ТеплоТепловое излучение или лучеиспускание —

передача энергии от одних тел к другим в виде электромагнитных волн за счёт их тепловой энергии. Тепловое излучение в основном приходится на инфракрасный участок спектра от 0,74 мкм до 1000 мкм. Отличительной особенностью лучистого теплообмена является то, что он может осуществляться между телами, находящимися не только в какой-либо среде, но и вакууме. 

Чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.

ФотодиодФотодиод — приёмник оптического излучения, который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический заряд за счёт процессов в p-n-переходе.

Недостатки: для получения требуемой чувствительности требуется собирать высокоточные фильтры.

ПироэлементПироэлемент —датчик, работающий на пироэлектрическом эффекте ( явление возникновения электрического поля в кристаллах при изменении их температуры).

Недостатки: инерционность.

ТермопараТермопара —спай двух различных металлов, при изменении температуры на границе их соприкосновения происходит изменение ЭДС (Эффект Зеебека).

Недостатки: инерционность.

ЛИТМетод лазерной интерференционной термометрии (ЛИТ) позволяет измерять нестационарную температуру плоскопараллельной пластинки. ЛИТ является самым чувствительным методом термометрии полупроводниковых и диэлектрических подложек в микротехнологии.

Схема ЛИТ в отраженном свете: лазер (1), светоделительный кубик (2), зондируемая пластинка (3), фотоприемник (4), мк (5).Недостатки: сложность.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ