Дослідження технологій метеорологічних дронів

Гнатенко, Олег Олександрович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6281

Title:	Дослідження технологій метеорологічних дронів
Authors:	Рудаков, Костянтин Сергійович Гнатенко, Олег Олександрович
Issue Date:	Jan-2025
Abstract:	Дана кваліфікаційна робота спрямована на розробку цифрового метеорологічного дрону для сільського господарства. Цей пристрій базується на передових технологіях і використовуватиме сучасні методи вимірювання температури, вологості, атмосферного тиску. Основна мета дослідження полягає в тому, щоб створити пристрій, який забезпечить зручний спосіб збору, обробки та передачі погодних даних на пристрій за допомогою літального апарата, щоб полегшити роботу, та підвищити ефективність агрономів у визначенні кількості речовини для обробки полів. У ході виконання дослідження вивчено та порівняно різні методи збору метеоданих було використано передові технології такі, як датчики атмосферноготиску, вологості, температури, які забезпечать точні вимірювання і надійні результати.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6281
Appears in Collections:	123 Комп’ютерна інженерія (Спеціалізовані комп’ютерні системи)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
М_123_2024_Гнатенко.pdf Restricted Access		2.3 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до кваліфікаційної роботи
освітнього ступеню «магістр»

на тему: ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГІЙ МЕТЕОРОЛОГІЧНИХ
ДРОНІВ

Виконав: здобувач вищої освіти 2 курсу,
групи МСКС-2307 спеціальності 123
комп’ютерна інженерія, освітня
програма «спеціалізовані комп’ютерні
системи»
Гнатенко Олег Олександрович
(Прізвище ім’я по-батькові)

Керівник Рудаков Костянтин Сергійович
(Прізвище ім’я по-батькові)

Рецензент Заславний Валентин Валерійович
(Прізвище ім’я по-батькові)

Черкаси 2024 року
2
ЗМІСТ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ.................................... 4
ВСТУП .................................................................................................................. 5
РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ ................................................ 12
1.1 Огляд літератури ....................................................................................... 12
1.2 Огляд основних методів дослідження погодних умов ............................ 13
РОЗДІЛ 2. ЗАСТОСУВАННЯ МЕТЕОДРОНІВ В СІЛЬСЬКОМУ
ГОСПОДАРСТВІ ............................................................................................... 22
2.1 Історія застосування метеодронів в сільському господарстві. ............... 22
2.2 Метеодрони в сільському господарстві ................................................... 24
2.3 Аналоги дронів для сільського господарства. ......................................... 27
РОЗДІЛ 3. ТЕХНІЧНІ ЗАСОБИ РЕАЛІЗАЦІЇ ТА ПРОГРАМНЕ
ЗАБЕСПЕЧЕННЯ ДРОНІВ ............................................................................... 30
3.1 FPV технології ........................................................................................... 30
3.2 Технології 3D друку у сфері дронів ......................................................... 33
3.3 Огляд комплектуючих FPV дронів ........................................................... 35
3.5 Огляд двигунів для дронів ........................................................................ 43
3.6 Приймачі .................................................................................................... 47
3.7 Камери ........................................................................................................ 52
3.8 Відеопередавачі ......................................................................................... 55
3.9 Пропелери .................................................................................................. 57
3.10 Рама дрона ................................................................................................ 58
3.11 GPS модуль .............................................................................................. 59
3.12 Батарея...................................................................................................... 60
3.13 Пульт керування ...................................................................................... 60
3.14 Окуляри FPV ............................................................................................ 62
3.15 Огляд програмного забеспечення Betaflight configurator та базове
налаштування дрона ........................................................................................ 64
РОЗДІЛ 4. ПРАКТИЧНЕ ВТІЛЕННЯ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ............. 78
3
4.1 Завдання метеодрона ................................................................................ 78
4.2 Огляд мікроконтролерів ............................................................................ 79
4.3 Огляд датчиків температури ..................................................................... 81
4.4 GSM модуль ............................................................................................... 83
4.5 Проблема та методи вирішення ................................................................ 84
ВИСНОВКИ ....................................................................................................... 86
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ........................................................... 88

4
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ

ВМО — Всесвітня метеорологічна організація.
ASOS — Automated Surface Observing System (Автоматизована система
спостереження за поверхнею)
GOES — Geostationary Operational Environmental Satellite
(Геостаціонарний оперативний екологічний супутник)
POES — Polar Operational Environmental Satellite (Полярний оперативний
екологічний супутник)
TPMM — Технічне програмне масивне моделювання.
NWP — Numerical Weather Prediction (Чисельне прогнозування погоди).
NOAA — National Oceanic and Atmospheric Administration (Національна
океанічна та атмосферна адміністрація).
VTX — Video Transmitter (Відеопередавач).
OSD — On-Screen Display (Екранне відображення).
BEC — Battery Eliminator Circuit (Схема усунення батареї).
ESC — Electronic Speed Controller (Електронний регулятор обертів).
ELPS — Emergency Locator Positioning System (Система екстреного
визначення місцезнаходження).
TVL — Television Lines (Телевізійні лінії).
SMS — Short Message Service (Служба коротких повідомлень).

5
ВСТУП
Щоденні погодні умови залежать від безлічі змінних і факторів, які
важко передбачити. Як наслідок, даних, що подаються в погодні моделі,
недостатньо для точного передбачення того, як буде розвиватися погода
насправді. Тут до роботи приступають погодні метео-дрони.
Метою даної магістерської роботи є глибоке дослідження та оцінка
сучасних методів дослідження атмосфери за допомогою метео-дронів. Ці
безпілотні апарати здатні збирати дані з різних висот і в умовах, недоступних
для традиційних метеорологічних станцій. Використання метео-дронів
дозволяє отримувати точнішу інформацію про температуру, вологість,
швидкість та напрямок вітру, а також інші атмосферні явища в реальному
часі.
У даній роботі буде проаналізовано різні типи метео-дронів, їх технічні
характеристики та можливості, а також методи збору і обробки даних.
Особлива увага буде приділена новітнім технологіям, таким як автоматичні
системи управління та обробка даних за допомогою штучного інтелекту, які
значно покращують точність прогнозів погоди.
Крім того, у дослідженні буде розглянуто вплив погодних умов на
навколишнє середовище та економіку, а також потенційні застосування
метео-дронів в агрономії, екології та рятувальних операціях. Завдяки
інтеграції нових технологій, такі дрони здатні забезпечити швидкий та
ефективний моніторинг атмосферних змін, що є критично важливим для
розвитку сучасної метеорології.
Актуальнисть теми.
У світі стрімкого розвитку технологій та зростаючого населення
виникає нагальна необхідність у впровадженні інноваційних рішень для
підвищення ефективності сільського господарства. Сучасні методи
вирощування культур вимагають не лише вдосконалення агротехнічних
практик, а й використання передових технологій для моніторингу та
управління ресурсами.
6
Зокрема, системи точного землеробства, що включають дрони, датчики
та аналітичні програми, дозволяють фермерам оптимізувати використання
води, добрив і пестицидів, зменшуючи витрати та вплив на навколишнє
середовище. Завдяки збору даних у режимі реального часу, аграрії
отримують можливість оперативно реагувати на зміни в умовах росту
рослин, що сприяє підвищенню врожайності та якості продукції.
У підсумку, сучасні технології, зокрема метео-дрони та системи
точного землеробства, відкривають нові можливості для підвищення
ефективності та стійкості сільського господарства. Інтеграція цих
інноваційних рішень дозволяє аграріям краще адаптуватися до змінних умов
навколишнього середовища, оптимізувати використання ресурсів та
підвищити врожайність.
У зв’язку зі зростанням глобальних викликів, таких як зміна клімату,
зростання населення та нестабільність продовольчих систем, впровадження
новітніх технологій стає критично важливим. Це не лише сприятиме
забезпеченню продовольчої безпеки, але й зменшить негативний вплив на
екосистеми.
Серед видатних дослідників, які працюють у цьому напрямку, можна
відзначити:
- Доктор Чженчжао Ху - спеціалізується на використанні БПЛА для
точного землеробства, включаючи моніторинг посівів та прогнозування
врожайності.
- Д-р М. А. С. М. Шафіє - досліджує застосування БПЛА для оцінки
стану ґрунту та боротьби зі шкідниками.
- Д-р К. С. Сето - працює над інтеграцією даних БПЛА з машинним
навчанням для аналізу стану здоров'я сільськогосподарських культур.\
- -Д-р Дженніфер Ванос - вивчає використання БПЛА для моніторингу
мікроклімату та збору погодних даних.
- -Д-р Вільям П. Арнотт - досліджує застосування БПЛА для
атмосферних досліджень та збору даних для прогнозування погоди.
7
- -Національне управління океанічних і атмосферних досліджень
(NOAA) - впроваджує БПЛА в різні метеорологічні програми,
включаючи відстеження штормів і моніторинг навколишнього
середовища.
- -NASA - займається дослідженнями БПЛА для вивчення атмосфери та
спостереження за Землею.
- -Каліфорнійський університет у Девісі - проводить широкі дослідження
застосування БПЛА в сільському господарстві та науках про
навколишнє середовище.
- -Університет Пердью - відомий своєю роботою в галузі технологій
БПЛА як для сільськогосподарських, так і для метеорологічних
досліджень.
Основні роботи, що представляють лише деякі аспекти досліджень в
галузі використання БПЛА для сільського господартва:
- "Precision Agriculture Using UAVs: A Review" - Ця стаття аналізує різні
методи використання БПЛА для моніторингу врожайності, здоров'я
рослин і управління ресурсами.
- "Assessing Crop Health Using Multispectral Imaging from UAVs" -
Дослідження, яке демонструє, як мультиспектральні зображення з
БПЛА можуть бути використані для оцінки стану рослин і виявлення
стресу.
- "Application of UAVs in Precision Agriculture: A Systematic Review" -
Огляд досліджень, що висвітлює різноманітні застосування БПЛА в
точному землеробстві.
- "Unmanned Aerial Systems for Atmospheric Research: A Review" - Робота,
яка розглядає різні способи використання БПЛА для збору даних про
атмосферу, включаючи вимірювання температури, вологості та вітру.
- "Utilizing UAVs for Weather Observation and Data Collection" -
Дослідження, яке описує використання БПЛА для моніторингу
погодних умов і їх впливу на місцевість.
8
- "The Role of UAVs in Climate Monitoring: Applications and Challenges" -
Огляд, що фокусується на застосуванні БПЛА для вивчення змін
клімату та екологічного моніторингу.
На теперішній час існує кілька невирішених або актуальних викликів у
цій сфері:
1. Велика кількість даних, отриманих з БПЛА, потребує ефективних
алгоритмів для обробки та аналізу. Виклики виникають у забезпеченні
точності та швидкості обробки.
2. Висока вартість дронів і супутнього обладнання може бути перешкодою
для малих фермерів, які не можуть дозволити собі впровадження таких
технологій.
3. Багато країн мають строгі правила щодо використання БПЛА, що може
обмежувати їх застосування в сільському господарстві.
4. Інтеграція БПЛА в існуючі агрономічні практики та системи управління
ресурсами може бути складною.
5. Збирання метеорологічних даних в віддалених або важкодоступних
регіонах залишається складним завданням.
6. Хоча БПЛА можуть збирати велику кількість даних, їхня точність і
надійність в порівнянні з традиційними метеорологічними станціями
можуть викликати питання.
7. Погані погодні умови можуть обмежити можливості запуску БПЛА і
збору даних.
8. Використання БПЛА може викликати занепокоєння щодо впливу на
диких тварини та навколишнє середовище.
Мета і завдання дослідження.
Мета цієї роботи полягає у дослідженні та вдосконаленні безпілотних
літальних апаратів (БПЛА), що дозволить підвищити ефективність методів
ведення господарства та раціонального природокористування, а також у
розробці нових технологій для моніторингу навколишнього середовища,
9
оптимізації використання природних ресурсів і забезпечення сталого
розвитку в різних галузях.
Для досягнення поставленої мети потрібно вирішити наступні задачі:
- Провести аналіз сучасного стану розвитку технологій метеорологічних
дронів.
- Розробити вимоги до метеорологічних дронів для конкретних сценаріїв
застосування.
- Провести вибір та обґрунтування найбільш оптимальних сенсорів для
метеорологічних вимірювань, а також обґрунтувати вибір сенсорів за
критеріями точності, енергоспоживання та вартості.
- Дослідити вплив умов експлуатації на роботу метеорологічних дронів.
- Розробити алгоритм передачі та обробки метеорологічних даних.
Результати виконання цих завдань дозволять створити цілісну
концепцію використання метеорологічних дронів, обґрунтувати їх
ефективність та запропонувати рекомендації для вдосконалення технологій у
цій сфері.
Об’єкт дослідження — процеси збору даних та керування
безпілотними літальними апаратами в особливостях сільського господарства.
Предмет дослідження — технологій керування метеорологічними
дронами для ефективного ведення сільського господарства, моніторингу
навколишнього середовища та оптимізації використання природних ресурсів.
Методи дослідження: аналіз публікацій для формування розуміння
поточного стану галузі та виявлення невирішених проблем, комп’ютерне
моделювання та симуляцій для моделювання процесів, експериментальні
дослідження для збору необхідних даних, статистичні методи для обробки та
аналізу зібраних даних з метою отримання висновків і інтерпретації
результатів експериментів.
Ці методи дозволяють отримати комплексний погляд на ефективність
та можливість застосування БПЛА в агрокультурі та метеорології.
10
Наукова новизна отриманих результатів полягає у створенні та
удосконаленні методів використання безпілотних літальних апаратів (БПЛА)
для моніторингу і управління природними ресурсами в контексті сталого
розвитку. А саме було зроблено:
- Проведено аналіз сучасного стану розвитку технологій метеорологічних
дронів, за рахунок огляду літературних джерел, наукових публікацій та
патентів, що дало змогу здійснити порівняльний аналіз характеристик
існуючих метеорологічних дронів та визначити основні тенденції та
перспективи розвитку технологій у цій сфері.
- Розроблено вимоги до метеорологічних дронів для конкретних сценаріїв
застосування, що дало можливість визначити типи метеорологічних
даних, які необхідно збирати (температура, вологість, тиск, швидкість
вітру тощо), аналіз потреб споживачів та розробити технічні вимоги до
дронів на основі аналізу отриманих даних.
- Досліджено вплив умов експлуатації на роботу метеорологічних дронів,
за рахунок вивчення впливу погодних умов на функціонування дронів та
сенсорів. Були проведені симуляції експлуатації дронів у різних умовах,
результатом яких стала розробка рекомендації щодо адаптації конструкції
та програмного забезпечення до складних умов.
Практичне значення отриманих результатів. Практична цінність
результатів полягає в доведенні отриманих наукових результатів до
конкретних інженерних рішень.
- Проведено вибір та обґрунтування найбільш оптимальних сенсорів для
метеорологічних вимірювань, за рахунок аналізу характеристик сенсорів,
які використовуються в метеорології, що дало змогу здійснити
моделювання точності вимірювань у різних умовах (висота, швидкість
дрону, температура), а також обґрунтовано вибір сенсорів за критеріями
точності, енергоспоживання та вартості.
- Розроблено алгоритм передачі та обробки метеорологічних даних,
шляхом використання сучасних методі передачі даних для збирання
11
інформації в реальному часі. Також проведена оцінка точності та
ефективності алгоритму за допомогою тестових даних.
Особистий внесок студента. Теоретичні результати дослідження,
представлені на захист, отримані автором самостійно. Результати
прикладного характеру були досягнуті за участю автора разом із колективом
співробітників ЧДТУ.
Апробація результатів.
Основні положення дослідження доповідалися і обговорювалися на
науково-практичній конференції ЧДТУ: 23–24 квітня 2024 р.: (Україна,
2024).
Наукові публікації. За матеріалами роботи теза доповідей: /
О.О. Гнатенко, К.С. Рудаков //Збірник тез доповідей студентської науково-
практичної конференції ЧДТУ : 23–24 квітня 2024 р.; Міністерство освіти і
науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси : ЧДТУ, 2024. – с.5-6
Структура і обсяг роботи. Робота складається із вступу, чотирьох
розділів, висновків, списку використаних літературних джерел. Загальний
обсяг складає 90 сторінок, із них 78 сторінок основного тексту, 48 рисунків,
17 таблиць. Список використаних джерел містить 40 найменування.

12
РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ

1.1 Огляд літератури

Краузе, П., & Хафа, Ф. (2021). Інтелектуальне моделювання на основі
Інтернету речей для навколишньго середовища та екологічної інженерії В цій
книзі розглядаються переваги використання Інтернет речей та хмарних
обчислень в агроекосистемах з міждисциплінарної точки зору .
Saha, A., Kumar, A., & Sahu, A. K. (2017). FPV-безпілотник з GPS для
спостереження у віддалених районах. Мета цього дослідження - максимально
збільшити час польоту безпілотника, щоб отримати більше часу для
спостереження і зменшити шум, який створюється при його маскуванні .
Bärfuss, K. B., Schmithüsen, H., & Lampert, A. (2023). Метеорологічні
спостереження на основі дронів до тропопаузи - концептуальне дослідження.
Методи атмосферних вимірювань .
Mckinnon, A. (2016). The possible impact of 3D printing and drones on
Last-Mile logistics: an exploratory study. 3D-друк і дрони можуть мати
потенціал для трансформації вантажних перевезень у містах, особливо на так
званій «останній милі» до дому. У цьому документі розглядаються наявні
дані про ймовірну масштабованість цих інновацій у контексті міської
логістики та оцінюється їхній можливий вплив на рівень міського трафіку .
Bogale, Habtamu Dagne. “The Role of Indigenous Knowledge in Climate
Change Adaptation: The Case of Gibe Woreda, Hadiya Zone,
Ethiopia.” International Journal of Environmental Protection and Policy .
Акцентування уваги на потенціалі поглинання вуглецю лісом і
необхідності його захисту, захист прав корінних народів на володіння та
управління своїми лісами.
Dorling, Kevin, et al. “Vehicle Routing Problems for Drone Delivery.” IEEE
Transactions on Systems Man and Cybernetics Systems .
13
Дослідження значного скорочення витрат і часу на доставку дронами,
та реагування на надзвичайні ситуації. Незважаючи на цей потенціал, мало
хто займався розробкою проблем маршрутизації.
Martin, John H., et al. “3D Printing of High-strength Aluminium Alloys”.
Gharibi, Mirmojtaba, et al. “Internet of Drones” .
Аналізі адитивного виробництва на основі металів, або тривимірний
(3D) друк, є потенційно проривною технологією в багатьох галузях, зокрема
в аерокосмічній, біомедичній та автомобільній промисловості. Нарощування
металевих компонентів шар за шаром збільшує свободу дизайну та
виробничу гнучкість, тим самим дозволяючи створювати складні геометрії,
розширювати можливості кастомізації продукції та скорочувати час виходу
на ринок, усуваючи при цьому традиційні обмеження, пов'язані з економією
на масштабах виробництва.
Mann, H. B., and D. R. Whitney. “On a Test of Whether One of Two
Random Variables Is Stochastically. Дослідження за допомогою математичного
аналізу метеорологічних характеристик та методів розподілу граничного
розподілу.

1.2 Огляд основних методів дослідження погодних умов

Прогнози погоди зараз кращі, ніж будь-коли. За даними Всесвітньої
метеорологічної організації (ВМО), 5-денний прогноз погоди сьогодні
настільки ж надійний, як і 2-денний 20 років тому! Це тому, що синоптики
тепер використовують передові технології для збору погодних даних, а також
найпотужніші у світі комп'ютери. Разом дані та комп'ютери створюють
складні моделі, які більш точно відображають стан атмосфери. Ці моделі
можна запрограмувати так, щоб передбачити, як змінюватиметься атмосфера
і погода. Незважаючи на цей прогрес, прогнози погоди все ще часто бувають
невірними. Погоду надзвичайно важко передбачити, оскільки вона є
складною і хаотичною системою.
14
Щоб скласти прогноз погоди, необхідно знати стан атмосфери в даному
місці і на прилеглій території. Необхідно виміряти температуру,
атмосферний тиск та інші характеристики атмосфери і зібрати дані.
Термометри вимірюють температуру. У ртутному термометрі старого
зразка ртуть міститься в довгій, дуже вузькій трубці з колбою. Оскільки
ртуть чутлива до температури, вона розширюється, коли температура висока,
і стискається, коли вона низька. Шкала на зовнішній стороні термометра
відповідає температурі повітря. У деяких сучасних термометрах
використовується спіраль, що складається з двох видів металу, кожен з яких
по-різному проводить тепло. Коли температура підвищується або
знижується, спіраль розгортається або згортається щільніше. Інші сучасні
термометри вимірюють інфрачервоне випромінювання або електричний опір.
Сучасні термометри зазвичай видають цифрові дані, які можна передавати
безпосередньо в комп'ютер. Цифровий термометр зображений на рис. 1.1.

Рис.1.1. Термометри

Метеорологи використовують барометри для вимірювання
атмосферного тиску. Барометр може містити воду, повітря або ртуть, але, як і
термометри, барометри зараз здебільшого цифрові. Зміна атмосферного
15
тиску вказує на те, що наближається зміна погоди. Якщо тиск повітря
підвищується, це означає, що наближається осередок високого тиску, і можна
очікувати ясного неба. Якщо тиск падає, то наближається зона низького
тиску, яка, ймовірно, принесе грозові хмари. Дані барометричного тиску на
більшій території можна використовувати для визначення систем тиску,
фронтів та інших погодних систем. Сенсор барометричної станції зображено
на рис. 1.2.

Рис.1.2. Барометрична станція

Метеостанції містять певні типи термометрів і барометрів. Інші
прилади вимірюють різні характеристики атмосфери, такі як швидкість і
напрямок вітру, вологість і кількість опадів. Ці прилади розміщуються в
різних місцях, щоб вони могли перевіряти характеристики атмосфери в даній
місцевості. За даними ВМО, інформацію про погоду збирають 15 супутників,
100 стаціонарних буїв, 600 дрейфуючих буїв, 3 000 літаків, 7 300 кораблів і
близько 10 000 наземних станцій. Офіційні метеостанції, що
використовуються Національною метеорологічною службою, називаються
Автоматизованою системою наземних спостережень (ASOS) зображену на
рис. 1.3.

16

Рис.1.3. ASOS

Радіозонд - це повітряна куля, яка вимірює атмосферні характеристики,
такі як температура, тиск і вологість під час руху в повітрі. Радіозонди в
польоті можна відстежувати, щоб визначити швидкість і напрямок вітру.
Радіозонди використовують радіо для передачі зібраних даних на комп'ютер.
Радіозонди запускаються з близько 800 майданчиків по всьому світу двічі на
день, щоб отримати профіль атмосфери. Радіозонди можуть бути скинуті з
повітряної кулі або літака, щоб проводити вимірювання під час падіння. Це
робиться, наприклад, для моніторингу штормів, оскільки вони є
небезпечними місцями для польотів літаків. Запуск радіозонда на українській
арктичній станції зображено на рис. 1.4.

Рис.1.4. Радіозонд
17
Радар розшифровується як Radio Detection and Ranging -
радіолокаційне виявлення та визначення дальності. Передавач випромінює
радіохвилі, які відбиваються від найближчого об'єкта, а потім повертаються
до приймача. Метеорологічний радар може визначати багато характеристик
опадів: їхнє місцезнаходження, рух, інтенсивність та ймовірність випадання в
майбутньому, знімок радару зображено на рис. 1.5. Доплерівський радар,
зображений на рис. 1.6., також може відстежувати швидкість випадання
опадів. Радар може окреслити структуру шторму і може бути використаний
для оцінки його можливих наслідків.

Рис.1.5 – Знімок радара

Рис.1.6. Доплерівський радар

18
Метеорологічні супутники стають все більш важливим джерелом
погодних даних з моменту запуску першого супутника в 1952 році і є
найкращим способом моніторингу великомасштабних систем, таких як
шторми. Супутники здатні фіксувати довгострокові зміни, наприклад,
кількість льодового покриву над Північним Льодовитим океаном у вересні
кожного року. Супутникові дані зображені на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Знімок супутника

Вони також спостерігають всю енергію всіх довжин хвиль в
електромагнітному спектрі. Флагманом Національної метеорологічної
служби є геостаціонарні оперативні супутники спостереження за
навколишнім середовищем (GOES). Саме ці супутники ви бачите у вечірніх
новинах, коли здається, що рухаються хмари, а не планета. Це тому, що ці
супутники «геофіксовані» в певному місці над Землею і обертаються навколо
планети так само швидко, як і Земля, на відстані понад 23 000 миль над
планетою. Існує три типи супутників GOES: видимі, інфрачервоні та з
водяною парою. Зображення у видимому світлі фіксують бурі, хмари, пожежі
та смог. Інфрачервоні знімки фіксують хмари, температуру води і суші, а
також особливості океану, такі як океанські течії. Останній тип зображень
GOES - це зображення водяної пари. Цей тип зображень показує вміст вологи
19
у верхній половині атмосфери. Це важливо для визначення того, чи можуть
хмари підніматися на велику висоту, як при купчасто-дощових грозах.
Інший тип супутників, який зазвичай використовується для
прогнозування погоди, називається полярними орбітальними екологічними
супутниками (POES). Ці супутники пролітають набагато нижче від Землі,
лише близько 530 миль, і обертаються навколо планети від полюса до
полюса. Ви, напевно, бачили ці супутники вночі, коли бачили, як вони
перетинають небо. Подивіться на їхній напрямок, і, швидше за все, вони
рухаються на північ або на південь до кожного полюса.
Так само, як і метеорологічні супутники в новинах, ви часто бачили ці
зображення, коли дивилися на природні катаклізми, такі як урагани чи
виверження вулканів, війни, що відбувалися в Афганістані, Іраку чи
нещодавно в Сирії. Навіть малайзійський літак, який «зник» в Індійському
океані на кілька тижнів, зрештою був знайдений за допомогою супутників на
полярній орбіті. До найпоширеніших типів цих супутників належать: Landsat,
MODIS і Місія з вимірювання кількості тропічних опадів (TRMM).
Найточніші прогнози погоди створюються за допомогою сучасних
комп'ютерів, а їх аналіз і інтерпретація виконуються досвідченими
метеорологами. Ці комп'ютери використовують передові математичні моделі,
здатні обробляти значно більше даних і виконувати набагато більше
розрахунків, ніж це можливо для вчених, які працюють тільки з картами та
калькуляторами. Метеорологи можуть використовувати ці результати для
створення набагато точніших прогнозів погоди і кліматичних передбачень.
У процесі чисельного прогнозування погоди (NWP), яке зображене на
рис. 1.8, атмосферні дані з різних джерел передаються до суперкомп'ютерів,
де вони обробляються складними математичними моделями. Ці моделі
виконують розрахунки, що дозволяють передбачити зміни в атмосфері на
різних висотах для сітки рівномірно розташованих точок, відстань між якими
зазвичай складає від 10 до 200 км. На основі отриманих результатів програма
формує прогнози погоди на найближче майбутнє, а ці прогнози
20
використовуються для створення більш віддалених передбачень. Після
складання прогнозів вони передаються супутниками на більше ніж 1,000
сайтів по всьому світу.
Хоча NWP здатне генерувати найбільш точні прогнози, навіть
найкращі з них не завжди є абсолютно правильними. Прогнозування погоди
надзвичайно важливе для зменшення матеріальних втрат і потенційних
людських жертв. Наприклад, якщо можна передбачити траєкторію урагану,
люди можуть захистити своє майно та організувати евакуацію.

Рис.1.8. Чисельне прогнозування погоди

Погодні карти, також звані синоптичними картами, зображажені на
рис.1.9, просто і графічно зображують метеорологічні умови в атмосфері з
просторової точки зору. Метеорологічні карти можуть відображати лише
одну характеристику атмосфери або декілька характеристик. Вони можуть
відображати інформацію з комп'ютерних моделей або з людських
спостережень.
На карту погоди наносяться важливі метеорологічні умови для кожної
метеостанції. Метеорологи використовують багато різних символів як
швидкий і простий спосіб відображення інформації на карті.

21

Рис.1.9. Синоптична карта

22
РОЗДІЛ 2. ЗАСТОСУВАННЯ МЕТЕОДРОНІВ В
СІЛЬСЬКОМУ ГОСПОДАРСТВІ

2.1 Історія застосування метеодронів в сільському господарстві.

Перший зареєстрований БПЛА для вимірювання атмосферних
параметрів був у 1970 році, коли "невеликий радіокерований літак [був
використаний] як вимірювальна платформа" для обміну результатами
метеорологічних вимірювань. Дослідження було підтримано Кембриджською
дослідницькою лабораторією ВПС США та NASA, станцією Воллопс.
Автори вказали на потребу в "простій, економічній, керованій і
відновлюваній платформі для перевезення метеорологічних датчиків і
приладів" і продемонстрували, що використання невеликого радіокерованого
літального апарату для збору погодних даних є можливим і корисним.
Другою віхою в розвитку метеорологічних дронів став прототип,
створений групою дослідників з Університету Колорадо за фінансової
підтримки Управління військово-морських досліджень США (ONR) в 1993 р.
Метою безпілотника з фіксованим крилом під назвою Aerosonde було
забезпечення збору погодних даних у віддалених і важкодоступних регіонах
земної кулі. У 1995 році подальші розробки проводилися в Австралії
компанією Environmental Systems and Services (ES&S) Pty Ltd.,
субпідрядниками якої були Австралійське бюро метеорології та Insitu Group.
У 1999 році всі операції та розробки почала здійснювати австралійська
компанія Aerosonde Ltd. З 2007 року Aerosonde Ltd. є частиною
американського промислового конгломерату Textron Inc. До 2016 року
Aerosonde став літаком розвідки, спостереження та рекогносцировки (ISR)
для військових операцій, а його функція збору метеорологічних даних стала
другорядною.
Подальший розвиток
У 2009 році Американська національна дослідницька рада
опублікувала звіт "Спостереження за погодою і кліматом з нуля:
23
загальнонаціональна мережа мереж", наголошуючи на необхідності більш
адекватних методів вертикального мезомасштабного спостереження, ніж
радіозонди, що запускаються метеорологічними аеростатами - основною
системою, що використовується для збору даних з цього шару атмосфери.
З того часу дослідницькі програми, що зосереджуються на метеорологічних
дронах, зростають. Центр автономного зондування і відбору проб в
Університеті Оклахоми є найактивнішою групою в цій галузі. Його
дослідники розробляють CopterSonde і створили концепцію 3D Mesonet -
мережу станцій, з яких кожні годину-дві запускаються метеорологічні дрони
для збору даних на мезомасштабі.
У 2022 році Національне управління океанічних і атмосферних
досліджень США (NOAA) вперше застосувало метеорологічний дрон Area-I
Altius-600 під час урагану (ураган Ян). Літак пролетів на низькій висоті (900
м - 1,3 км) всередині ока урагану і в його воронку, щоб зібрати дані про
температуру, тиск і вологість.
Комерційно доступних метеорологічних дронів небагато, більшу
частину ринку займає швейцарська компанія Meteomatics AG, розробник і
виробник метеодронів з 2013 року. У 2020 році британська компанія Menapia
вийшла на ринок з MetSprite.
Перші метеорологічні дрони використовували фіксовані крила,
оскільки вони дозволяли дослідникам впроваджувати технологічні
досягнення з області пілотованих літаків і охоплювати більшу територію
завдяки здатності літати протягом тривалого часу
Поворотно-крилі метеорологічні дрони більш популярні, оскільки вони
більш універсальні, простіші в управлінні і більше підходять для
вертикальних профілів, ніж радіозонди, які дрейфують.
2019 році у співпраці з французькою національною метеорологічною
службою Météo-France Всесвітня метеорологічна організація (ВМО)
організувала "Семінар ВМО з використання безпілотних літальних апаратів
(БПЛА) для оперативних метеорологічних зведень, перший семінар, на якому
24
обговорювалося застосування метеорологічних дронів. Серед учасників були
представники національних метеорологічних центрів, університетських
дослідницьких груп та приватних компаній.
Учасники семінару дійшли висновку, що метеорологічні дрони корисні
для збору натурних вимірювань у прикордонному шарі, заповнюючи
прогалину в даних і підвищуючи точність чисельного прогнозування погоди.
Але перш ніж метеорологічні дрони зможуть підтримувати національні
метеорологічні служби, необхідно усунути низку перешкод:
Відсутність специфічних для дронів правил регулювання повітряного
простору на національному або регіональному рівнях
Обмежений рівень автоматизації польоту, дозаправки і підтримання
рівня палива
Крім того, для забезпечення безпеки метеорологічних дронів і
запобігання втратам необхідно було вирішити проблему обмерзання
атмосфери в польоті та надмірного опору вітру. З моменту розробки першого
аерозонду в 1990-х роках проводилися дослідження, спрямовані на
вирішення проблеми обмерзання, яка стала причиною втрати багатьох
літальних апаратів. 2016 року швейцарська компанія Meteomatics стала
першою організацією, яка розробила систему антиобледеніння, що нагріває
лопаті ротора щоразу, коли виявляється ризик обмерзання.

2.2 Метеодрони в сільському господарстві

Зі зростанням попиту на продукти харчування сільськогосподарська
галузь розвивається завдяки інноваційним рішенням. Одним з таких рішень є
використання безпілотних літальних апаратів. Вони допомагають фермерам і
аграріям управляти великими площами землі за допомогою ефективного і
точного моніторингу.
З часом компанії, що виробляють дрони, модернізували свої
безпілотники для підтримки різних секторів, таких як сільське господарство.
25
Деякі дрони можуть допомогти з аерофотозйомкою, обприскуванням,
моніторингом тощо. Дізнайтеся, як це інноваційне рішення покращило
роботу цієї галузі, а також про переваги та недоліки використання дронів у
сільському господарстві.
Сільськогосподарські дрони - це інструменти, які сільськогосподарська
галузь розглядає як чудову інвестицію. Вони можуть бути дорогими, але їхнє
рішення для швидкого задоволення попиту на продукти харчування
заслуговує на похвалу. Від посадки до збору врожаю дрон значно збільшує
виробництво, покращуючи його. Ось деякі з його корисних застосувань, які
ведуть до успіху сільськогосподарської галузі.
Повітряний посів дронами з використанням новітніх робототехнічних
технологій, доставка насіння безпосередньо на місця, де воно потрібне - це
високотехнологічне рішення, яке набирає обертів.
Ранні розробки вимагали, щоб кожен дрон для висіву насіння
дистанційно керувався досвідченим пілотом. Новіші дрони можуть
автономно скидати насіння за заздалегідь визначеним маршрутом і
працювати разом у «рої» під керівництвом однієї людини-пілота. Цей
прогрес у галузі штучного інтелекту змінює правила гри у відновленні лісів
на віддалених і важкодоступних територіях.
Повітряний посів ще тільки починається, але деякі підприємці
сподіваються, що дрони зроблять революцію в лісовідновленні. Дослідники і
компанії вже досягли значних успіхів у підвищенні ефективності та
рентабельності цих роботизованих технологій, але на шляху до подальшого
масштабування цих операцій стоять серйозні виклики.
Особливо потребують вирішення основні питання логістики та
інфраструктури. Для будь-якого проекту з висаджування дерев, але особливо
для проектів з повітряного посіву, які мають подолати низьку схожість,
необхідно знайти або створити джерела для великої кількості насіння
різноманітних місцевих видів. Це лише перший крок у довгому, складному
ланцюгу постачання насіння для лісовідновлення. Зібране насіння потрібно
26
належним чином зберігати, а потім транспортувати до місця запуску
неушкодженим.
Доступність насіння залишається головною перешкодою на шляху до
широкомасштабного відновлення лісів, чи то за допомогою дронів, чи
висаджування саджанців вручну. «Насіння - це обмежений ресурс; найкраще
використовувати його консервативно».
Технологія використання дронів дає фермерам можливість
максимально ефективно обробляти землю, оптимізуючи її використання. У
сільському господарстві виникає багато складних задач, наприклад, доступ
до важкодоступних або небезпечних територій для посіву насіння. Дрони
здатні вирішувати ці проблеми, адже можуть здійснювати картографування
полів і аналіз рельєфу, що допомагає оптимізувати ресурси, зменшити вплив
на навколишнє середовище та підвищити врожайність.
Дрони здатні здійснювати картографування різних характеристик
ґрунту, таких як вологість, рН та вміст органічних речовин, що дозволяє
фермерам точніше вносити добрива та пестициди. Вони також можуть
аналізувати топографію території і допомагати у проектуванні систем
зрошення, що зберігають воду та запобігають ерозії.
Однією з основних переваг дронів є управління зрошенням. За
допомогою дронів фермери можуть оптимізувати використання води,
зменшити її втрати та підвищити врожайність. Дрони оснащені датчиками,
які дозволяють збирати дані про рівень вологості ґрунту та погодні умови,
що дає можливість точно і ефективно розподіляти воду та уникати
надмірного зрошення, яке може зашкодити врожаю та навколишньому
середовищу.
Важливим аспектом є також відстеження стану рослин. Дрони здатні
забезпечити швидкий повітряний моніторинг, надаючи детальні зображення і
виявляючи проблеми на ранніх стадіях. Завдяки високій роздільній здатності
камер 4k, фермери отримують детальну інформацію про стан плантацій та
можуть вчасно вжити заходів.
27
Дрони також використовуються для автоматизованого обприскування,
що дозволяє фермерам ефективно розподіляти воду та хімікати. Це не тільки
полегшує роботу, але й знижує ризики для здоров'я фермерів, адже
використання дронів замість ручних обприскувачів мінімізує контакт з
хімічними речовинами. Крім того, дрони забезпечують доступ до
важкодоступних ділянок, що дозволяє ефективно обробляти кожну частину
поля.
Завдяки камерам, які встановлені на дронах, фермери можуть
здійснювати моніторинг сільськогосподарських угідь на великих територіях,
що значно полегшує контроль і покращує планування аграрних робіт.
Спостереження за допомогою дронів може надати фермерам доступ до
повітряного огляду та даних про рослини. Він охоплює різні ділянки
сільськогосподарських угідь, точно оцінюючи стан посівів. Крім того, його
датчики можуть допомогти фермерам знайти загублені інструменти і
гарантувати посилений нагляд, запобігаючи доступу небажаних
зловмисників. Незалежно від того, чи це день, чи ніч, спостереження за
допомогою дронів може добре функціонувати.

2.3 Аналоги дронів для сільського господарства.

Аналогів дронів для сільського господарства не так багато, одним з
його представників є DJI AGRAS T30 зображений на рис.2.1.

Рис.2.1. DJI AGRAS T30

28
Наступним аналогом являється X6-16 Agricultural Plant Protection UAV
16kg зображений на рис.2.2.

Рис.2.2. X6-16 Agricultural Plant Protection UAV

Завдяки 30-літровому баку для обприскування, DJI Agras T30 підвищує
ефективність аерозольного обприскування, досягаючи нових рівнів.
Інноваційний корпус, що трансформується, гарантує більш точне
обприскування, зокрема для фруктових дерев. Використовуючи технології
цифрового сільського господарства від DJI, T30 допомагає знизити витрати
на добрива та збільшити врожайність за рахунок використання ефективних,
заснованих на даних методів.
Завдяки новаторській технології націлювання на гілки та регульованим
штангам, обприскувач Agras T30 проникає крізь густі навіси, здійснюючи
похиле обприскування та забезпечуючи рівномірне внесення рідких
пестицидів з удвічі більшою кількістю крапель. Використовуючи хмарну
платформу Smart Agriculture Cloud Platform і хмарне картографування,
користувачі можуть ефективно керувати 3D цифровими садами, що спрощує
впровадження цифрових технологій у сільське господарство.
16 розпилювачів забезпечують широке охоплення з рівномірним
розподілом, глибоким проникненням та відмінною стабільністю.
Розташування розпилювачів покращує проникнення крапель, а вісім
комплектів електромагнітних клапанів дозволяють незалежно регулювати
29
частоту обертання і виконувати почергове обприскування.
Шестициліндровий насос з подвійним плунжером забезпечує потужний потік
води зі швидкістю до 8 літрів на хвилину.
Завдяки великому 30-кілограмовому баку, Agras T30 має ширину
обприскування 9 метрів і здатний обробляти 40 акрів на годину, що на 33,3%
більше, ніж попередні моделі.
Менша кількість допоміжних компонентів робить Agras T30 легшим
для транспортування. Інтелектуальний акумулятор, що забезпечує до 1 000
зарядок і 4 942 акрів польотів, значно знижує витрати на експлуатацію.
Завдяки зарядній станції та інтелектуальному концентратору батареї, повне
заряджання займає лише 10 хвилин, що дозволяє працювати з двома
батареями та одним зарядним пристроєм. Спеціальний захисний бокс
гарантує безпеку акумуляторів і зручне зберігання обладнання.
Цей апарат являє собою не таку потужну модель як попередній
представник. Він має меншу вантажність, всього 16 кг, але володіє рядом
переваг таких як складний корпус. Складне з'єднання, зручне для
транспортування, швидко складається, покращує стійкість всієї стійки.
Подовжена штанга Г-подібного розпилювача забезпечує найбільш
вигідне положення розпилювача в полі вітру низхідного тиску, завдяки чому
розпилення препаратів відбувається швидше, не зачіпаючи фюзеляж і
покращуючи якість та ефективність роботи.

Таблиця 2.1
Порівняльна характеристика моделей
Характеристики X6-16 Agricultural Plant Protection UAV DJI AGRAS T30
Повний розмір 1850x1620x670mm 1700x1700x600
В складному вигляді 1020x920x670mm -
Ємність бака 10л 30л
Загальна вага 11.5 кг 9.7 кг
Злітна вага 27.9 кг 18.7
Максимальна швидкість 13м/с 22м/с
Радіус розприскування 3-6м 4.5-9м
Потужність батареї 12S 16000/22000 mAh 12000 mAh

30
РОЗДІЛ 3. ТЕХНІЧНІ ЗАСОБИ РЕАЛІЗАЦІЇ ТА ПРОГРАМНЕ
ЗАБЕСПЕЧЕННЯ ДРОНІВ

3.1 FPV технології

Вид від першої особи (FPV) - це захопливий і захоплюючий досвід,
який дозволяє пілотам дронів бачити відео в реальному часі з точки зору
свого дрона. Це унікальний і захоплюючий спосіб керувати дроном так, ніби
ви зручно сидите в кабіні. FPV - це не просто функція, а абсолютно новий
спосіб побачити світ з висоти.
Коли ви керуєте дроном без FPV, ви покладаєтесь на спостереження в
межах прямої видимості, що може бути обмежуючим фактором. З FPV ви
отримуєте живий відеопотік, який допомагає вам орієнтуватися, виконувати
повітряні трюки і знімати неймовірні кадри з точністю і контролем. Це
виводить захоплення від польотів на абсолютно новий рівень, дозволяючи
відчути себе птахом, що ширяє в небі.
Технологія FPV зробила революцію в індустрії дронів, забезпечивши як
ентузіастам, так і професіоналам безпрецедентний рівень занурення та
контролю. Вона забезпечує візуальний зворотний зв'язок у реальному часі,
дозволяючи пілотам приймати рішення за долі секунди і відповідно
коригувати траєкторію польоту. Незалежно від того, чи долаєте ви смугу
перешкод, чи досліджуєте захоплюючі краєвиди, FPV покращує враження від
польоту, надаючи вам можливість спостерігати за польотом вашого дрона в
реальному часі.
Щоб користуватися функцією FPV, вам потрібне спеціальне
обладнання. Дрон з функцією FPV зазвичай має камеру, встановлену спереду
або знизу, яка передає відео в реальному часі на пульт дистанційного
керування або пару окулярів, які вдягає пілот. Відеосигнал передається
бездротовим способом у режимі реального часу, забезпечуючи безперебійний
і захоплюючий досвід польоту.
31
Останніми роками дрони стають дедалі популярнішими, пропонуючи
широкий спектр застосувань і можливостей. Від аерофото- і відеозйомки до
рекреаційних польотів - дрони захопили уяву людей по всьому світу. Однією
з найцікавіших особливостей дронів є можливість польоту з видом від
першої особи (FPV).
FPV революціонізував спосіб взаємодії з дронами, дозволивши пілотам
бачити і відчувати світ з точки зору дрона. Це забезпечує захопливий і
захоплюючий досвід, ніби ви насправді сидите в кабіні дрона. За допомогою
технології FPV пілоти можуть літати з високою точністю, орієнтуватися в
складних умовах і знімати приголомшливі кадри, яких раніше було
неможливо досягти за допомогою традиційних польотів у межах прямої
видимості.
FPV розшифровується як «вид від першої особи» і означає можливість
пілота дрона бачити пряму трансляцію відео з точки зору дрона в режимі
реального часу. Це забезпечує унікальний і захоплюючий досвід польоту,
ніби ви насправді перебуваєте всередині дрона і бачите те, що бачить він. За
допомогою FPV ви можете керувати дроном так, ніби ви зручно сидите в
кріслі пілота, мандруючи небом з новим відчуттям присутності та контролю.
Концепція FPV виникла у світі дистанційно керованих транспортних
засобів, зокрема у сфері FPV-перегонів. З розвитком дронів розвивалася і
технологія, що лежить в основі FPV, яка дозволяє безперешкодно передавати
відео з дрона на контролер або окуляри пілота. Відео в реальному часі
дозволяє пілотам спостерігати за польотом від першої особи, імітуючи
відчуття присутності всередині самого дрона.
FPV забезпечує абсолютно новий рівень захоплення і залучення для
пілотів дронів. Він покращує досвід польоту, надаючи динамічний і
захоплюючий вид на навколишнє середовище, дозволяючи пілотам
досліджувати і точно орієнтуватися в просторі. Незалежно від того, чи ви
літаєте з розважальною метою, чи знімаєте повітряні кадри, чи берете участь
32
у змагальних перегонах, FPV додає додатковий рівень захоплення і виклику
до вашої пригоди з керуванням дроном.
Завдяки FPV пілоти дронів можуть виконувати точні маневри, літати на
високих швидкостях і з легкістю виконувати складні повітряні трюки. Відео
в реальному часі забезпечує візуальний зворотній зв'язок, допомагаючи
пілотам коригувати курс на льоту, уникати перешкод і знімати
приголомшливі кадри з унікальних ракурсів. Це відкриває цілий новий світ
можливостей і творчого потенціалу, дозволяючи пілотам розширювати межі
можливого за допомогою своїх дронів.
У наступному розділі ми розглянемо, як працює FPV і які компоненти
беруть участь у створенні захоплюючого FPV-досвіду. Отже, одягніть
окуляри і приготуйтеся зануритися в чарівний світ перегляду від першої
особи на дроні.
Щоб зрозуміти, як працює FPV, давайте детальніше розглянемо
компоненти, які роблять його можливим. Основними компонентами FPV-
системи є камера на дроні, відеопередавач, приймач і пристрій відображення,
наприклад, окуляри або екран.
Процес починається з камери, встановленої на дроні. Ця камера знімає в
реальному часі відеоматеріали про оточення дрона. Потім відео передається
бездротовим зв'язком на відеопередавач, розташований на дроні.
Відеопередавач перетворює відео в радіочастотний сигнал, який потім
надсилається на приймач.
У наступному розділі ми розглянемо різні компоненти, необхідні для
налаштування системи FPV, і допоможемо вам вибрати відповідне
обладнання для вашого дрона.
Приймач підключений до пристрою відображення, яким може бути
комплект FPV-окулярів або екран. Коли приймач отримує радіочастотний
сигнал, він перетворює його назад у відеопотік, який можна переглядати в
режимі реального часу. Пристрій відображення дозволяє пілоту бачити те,
33
що бачить камера дрона, створюючи ефект присутності і перспективу від
першої особи.
FPV-окуляри, зокрема, пропонують більш захоплюючий досвід, оскільки
вони блокують зовнішнє світло і забезпечують широке поле зору. Вони
імітують відчуття перебування всередині дрона, даючи вам повний огляд
траєкторії польоту і навколишньої місцевості. Деякі окуляри навіть мають
функцію відстеження руху голови, що дозволяє вам керувати напрямком
камери, рухаючи головою.
Передача відео між дроном і пристроєм відображення зазвичай
здійснюється за допомогою радіочастот, таких як 5,8 ГГц або 2,4 ГГц. Радіус
дії системи FPV залежить від різних факторів, таких як потужність
передавача, перешкоди сигналу та середовище, в якому ви літаєте. Важливо
вибрати систему з надійним і сильним сигналом, щоб забезпечити стабільний
і безперебійний досвід FPV.
З розвитком технологій системи FPV стають все більш досконалими,
пропонуючи вищу роздільну здатність відео, меншу затримку та більший
радіус дії. Деякі системи навіть дозволяють передавати відео у форматі HD,
забезпечуючи неймовірно чітке і детальне зображення польоту.
Загалом, технологія FPV працює шляхом захоплення відео з дрона в
реальному часі, бездротової передачі його на приймач і відображення на
екрані або в окулярах в режимі реального часу. Це створює захоплюючий і
захоплюючий досвід польоту, дозволяючи пілотам досліджувати,
орієнтуватися і знімати неймовірні кадри з точністю і контролем.

3.2 Технології 3D друку у сфері дронів

Дрони, які колись були нішевою технологією, призначеною для
військового застосування, злетіли в суспільну свідомість, ставши
популярними в різних секторах, включаючи фотографію, сільське
господарство і навіть служби доставки.
34
3D-друк дозволяє створювати складні, легкі конструкції, які ідеально
підходять для повітряних потреб дронів. Він також дозволяє досягти
недосяжного раніше рівня кастомізації, надаючи ентузіастам дронів
можливість пристосовувати свої апарати до конкретних потреб та вподобань.
Крім того, можливість друкувати запасні частини на вимогу значно скорочує
час простою і витрати на обслуговування, роблячи польоти безпілотників
доступнішими для ширшої аудиторії.
Ентузіасти та професіонали можуть розробляти та друкувати дрони,
пристосовані до конкретних завдань, чи то легкі рами для гоночних дронів,
чи то спеціалізовані кріплення для фотоапаратури.
Дрони схильні до аварій і пошкоджень, особливо під час навігації в
складних умовах. 3D-друк спрощує процес ремонту, дозволяючи швидко
виготовляти запасні частини. Замість того, щоб чекати на доставку деталей
від виробника, оператори дронів можуть надрукувати новий пропелер,
шестерню або навіть цілу раму прямо вдома або в польових умовах,
скорочуючи час простою і підтримуючи свої дрони в повітрі.
Вартість входження в хобі дронів традиційно була високою, оскільки
попередньо зібрані дрони та запатентовані деталі мають високі цінники. 3D-
друк робить його більш доступним для любителів з обмеженим бюджетом.
Друкуючи свої дрони, люди можуть значно скоротити витрати,
експериментувати з різними конструкціями та здобути цінні навички
пілотування дронів і 3D-друку.
Рама - це скелет дрона, що забезпечує структурну цілісність і форму. У
3D-друкованих дронах рама часто виготовляється з легких, але міцних
матеріалів, таких як пластик ABS або PLA. Дизайн корпусу може сильно
відрізнятися залежно від призначення дрона: від простого і міцного для
початківців до складного і аеродинамічного для просунутих застосувань.
Конструкції корпусу захищають внутрішні компоненти, а також можуть бути
налаштовані для розміщення додаткового обладнання або поліпшення
аеродинаміки.
35
Пропелери мають вирішальне значення для підйомної сили та
маневреності дрона. Хоча зазвичай їх не друкують на 3D-принтері через
необхідність забезпечення точності та збалансованості, конструкцію
пропелерів можна оптимізувати за допомогою програмного забезпечення для
3D-моделювання перед виготовленням. Варіації конструкції пропелерів
можуть впливати на швидкість, стабільність і рівень шуму дрона, що дає
змогу створити індивідуальний досвід польоту.

3.3 Огляд комплектуючих FPV дронів

Налаштування системи FPV вимагає декількох ключових компонентів,
які працюють разом, щоб створити захоплюючий і безперебійний досвід
перегляду від першої особи. Ось основні компоненти, які вам знадобляться
для FPV:
1.Камера: Камера встановлюється на безпілотник і знімає відео в реальному
часі з навколишнім середовищем. Камери FPV спеціально розроблені для
передачі відео з низькою затримкою і в режимі реального часу, забезпечуючи
чітке і плавне зображення від першої особи.
2. Відеопередавач (VTX): Відеопередавач приймає відеосигнал від камери і
перетворює його в радіочастотний сигнал, який можна передавати
бездротовим способом. VTX відповідає за трансляцію відеосигналу на
приймач.
3. Приймач: Приймач приймає радіочастотний сигнал, переданий VTX, і
перетворює його назад у відеопотік, який можна переглядати в режимі
реального часу. Приймач підключений до пристрою відображення,
наприклад, окулярів або екрану, що дозволяє пілоту бачити відеопотік з
дрона.
4. Пристрій відображення: Пристрій відображення - це засіб перегляду
відеопотоку FPV. Це можуть бути окуляри FPV, які забезпечують ефект
занурення, або екран для тих, хто віддає перевагу більш традиційному
36
дисплею. Пристрій відображення дозволяє пілотам бачити те, що бачить
камера дрона, надаючи їм перспективу від першої особи.
5. Антена: антена - це важливий компонент, який забезпечує сильний і
надійний сигнал між дроном і приймачем. Вона допомагає поліпшити
дальність і стабільність передачі відео. Важливо вибрати високоякісні
антени, які відповідають частоті вашої FPV-системи для оптимальної роботи.
6. Плата розподілу живлення (PDB): PDB відповідає за подачу живлення на
всі компоненти дрона, включаючи систему FPV. Вона гарантує, що кожен
компонент отримує необхідну потужність для належного функціонування.
7. Відеомонітор: Відеомонітор - це альтернатива окулярам FPV, зазвичай
використовується тими, хто віддає перевагу більшому дисплею. Він дозволяє
декільком глядачам одночасно переглядати FPV-канал і зазвичай
використовується під час FPV-перегонів.
8. Акумулятор: Надійний і ємний акумулятор має важливе значення для
живлення дрона і FPV-системи. Переконайтеся, що ви вибрали акумулятор з
достатньою ємністю, щоб задовольнити потреби в енергії вашого дрона та
FPV обладнання.
9. Додаткові аксесуари: Залежно від конкретних налаштувань і вимог, вам
можуть знадобитися додаткові аксесуари, такі як кабелі, роз'єми та кріпильні
елементи, щоб забезпечити належну інтеграцію та функціональність вашої
системи FPV [20].

3.4 Льотні контролери та регулятори обертів (ESC)

Польотні контролери (FC, від англ. Flight Controller) — це ключові
компоненти для управління дронами та моделями літальних апаратів. Вони
відповідають за стабільність польоту, обробку сигналів від сенсорів
(акселерометрів, гіроскопів, барометрів) і передають команди на мотори для
забезпечення плавного та точного маневрування.
37
Існують багато польотних контролерів від різних виробників.
Виділяють кілька основних типів польотних контролерів, які популярні серед
користувачів:
-Betaflight;
-KISS (Keep It Super Simple);
-INAV;
-ArduPilot;
-SpeedyBee;
-Galichina.
Розглянемо найпопулярніші серед українців льотні контролери це
китайський SpeedyBee та український аналог Galichina від Vyriy.

Рис.3.1. Galichina.

Польотний стек «Галичина v1.3» комплект, зображений на рис.3.1,
призначений для використання в FPV, забезпечуючи їх готовність до польоту
практично «з коробки». Польотний контролер вже налаштований на
популярну збірку 7», що дає змогу миттєво приступити до використання.
Основне призначення стека - керування польотом дронів з різними розмірами
рами до 10'', забезпечуючи стабільність і надійність польоту.
38
Основні функції та особливості:
-Індикація стану ініціатора: Через інтерфейс OSD можна спостерігати
стан ініціаторів «FCAT v1» і «Маріуполь v1» у режимах
ARM/DISARM/Підрив, що підвищує контроль і безпеку використання дрона.
-Контроль відеоканалів: Можливість перемикання відеоканалів під час
польоту дає змогу уникнути перетину сигналів з іншими дронами,
забезпечуючи чітку та безперервну трансляцію.
-Оновлена елементна база: Використання сучасного акселерометра
ICM-42688-P від TDK InvenSense, розробленого в Кремнієвій долині,
гарантує високу стабільність і точність польоту.
-Польотний контролер «Львів v1.3 “: Універсальний базовий контролер
для одноразових і багаторазових FPV-дронів з розмірами рами до 10”. Він
під'єднується до електронного регулятора обертів «Франківськ v1» за
допомогою шлейфу JST-SH 8 pin.
-Електронний регулятор обертів «Франківськ v1 “: Універсальний
регулятор для одноразових і багаторазових FPV-дронів з рамою до 10”. Він
забезпечує вихідний струм для живлення моторів 55 А з короткочасним
піковим навантаженням до 65 А (на 3 секунди).

Таблиця 3.1
Характеристики контролера Galichina
№ Характеристика Galichina від Vyriy
1 MK: STM32F405RGT6 (168МГц)
2 Гіроскоп/акселерометр: ICM42688P (8 кГц макс)
3 OSD: Betaflight OSD (на м/с AT7456)
4 Барометр: DPS310
5 BEC: Ні
6 Blackbox: 16Mb Flash
7 Живлення: 3-6S LiIon/LiPo
8 Розміри: 36*36мм
9 Монтажні отвори: 30.5*30.5мм, M3
10 Вхід датчика струму (СURR): Так
11 Виходи для ESC: 4шт (M1-M4, PWM, DSHOT)
12 Серво виходи: 2шт (S1, S2)
13 BEC: 5V 3А (дозволяється живлення сервоприводу)
14 Прошивка: Betaflight, INAV (target: Module149 (STM32F405), завантажується на
сторінці проєкту в github)

39
Таблиця 3.2
Електронний регулятор обертів «Франківськ v1»
№ Характеристики електронного регулятора обертів «Франківськ v1»
1 Живлення: 3-6S LiIon/LiPo
2 Струм: 55А (65 короткочасно)
3 Датчик струму: Так, до 132 А
4 Прошивка: BLHeli_S, target: J_H_50
5 BEC: Ні
6 Розміри: 45*45мм
7 Монтажні отвори: 30.5*30.5мм, M3
8 Протоколи роботи: DSHOT300/600
9 Роз'єм для підключення: JST-SH 8 pin
10 LOW ESR конденсатор: Так
11 Монтажні отвори: 30.5*30.5мм, M3
12 Роз'єм живлення: ХТ-60

Загальний вигляд збірки Galichina + “ Франківськ V1” зображено на
рисунку 3.2.

Рис.3.2. Збірка Galichina + “ Франківськ V1”

Так як цей льотний контролер є аналогом китайського SpeedyBee то
схема підключення двигунів до контролера є аналагічною і зображена на
рис. 3.3.
40

Рис.3.3. Схема підключення двигунів

Контролер польоту SpeedyBee F405 V3 зображений на рис. 3.4.

Рис.3.4. SpeedyBee + BLS 50A 4-in-1 ESC

SpeedyBee Flight Controller — це популярний польотний контролер,
призначений для використання в FPV-дронах (First Person View). Цей
контролер поєднує в собі високу продуктивність і зручність в налаштуванні,
що робить його ідеальним вибором для як новачків, так і досвідчених пілотів.
Високопродуктивний чіп, зазвичай на основі ARM Cortex-M4 або M7,
що забезпечує швидку обробку даних і стабільну роботу навіть при високих
41
навантаженнях. Вбудовані високоточні гіроскопи та акселерометри для
стабільної роботи у всіх умовах. Широко підтримувана система для
налаштування польотних контролерів на базі Betaflight. Через програмне
забезпечення можна точно налаштувати параметри польоту. Різні моделі
можуть мати різні розміри, щоб відповідати різним типам дронів (наприклад,
для міні-дронів або більших FPV-дронів). Маються порти для підключення
ESC, GPS, передачі даних і додаткових сенсорів, а також порти для
підключення відеопередавачів і інших аксесуарів. Підтримка широкого
діапазону вхідних напруг (звичайно 5-8 В), що дозволяє використовувати
польотний контролер з різними типами батарей. Підтримка широкого
діапазону вхідних напруг (звичайно 5-8 В), що дозволяє використовувати
польотний контролер з різними типами батарей. Широка сумісність з різними
ESC, що дає можливість вибору серед багатьох варіантів, а також підтримка
безщіткових моторів. Схему підключення периферійних пристроїв до
польотного контролера наведено на рис. 3.4.5.
BLS 50A 4-in-1 ESC — це високоякісний регулятор обертів для
безщіткових моторів, призначений для використання в FPV-дронах та
квадрокоптерах. Цей ESC має кілька ключових характеристик, які роблять
його дуже популярним серед пілотів, які потребують надійності, високої
потужності та стабільності.
BLHeli_32: Цей ESC зазвичай працює з прошивкою BLHeli_32, що
забезпечує чудову продуктивність, швидкий відгук на керування та високу
стабільність на великих оборотах. BLHeli_32 — це новіша версія прошивки,
яка дозволяє виконувати швидке оновлення і налаштування, а також
підтримує високоточну обробку сигналів для більш плавного польоту.
Підтримує високошвидкісні протоколи передачі даних, такі як DShot
(DShot600, DShot1200), що зменшує затримки в передачі команд між
польотним контролером і ESC. Це критично важливо для плавного та
чутливого керування під час польоту.

42

Рис.3.5. Схема підключення пристроїв SpeedyBee

Слід зауважити, що ESC підтримує напругу 3-6v, тому треба
переконатися, що акумулятор підходить за цим параметром. Використання
батарей із більш високою напругою, ніж рекомендовано, може призвести до
перегріву або пошкодження ESC.
Таблиця 3.3
Характеристики льотного контролера SpeedyBee
№ Характеристики SpeedyBee
1 Процесор: STM32F722
2 Гіроскоп: MPU6000
3 Барометр: BMP280 (I2C)
4 OSD: BetaFlight OSD з чіпом AT7456E
5 Вбудована флеш-пам'ять BlackBox: 500Mb
6 Панель керування камерою BetaFlight: є
7 Споживана потужність: 3S - 6S LiPo
8 UART порт: повний UART х 5 (UART1, UART2, UART3, UART5, UART6)
9 ESC телеметрія: UART UART4 RX
10 Сигнальні майданчики ESC: M1-M4 на задній стороні і M5-M8 на передній стороні
11 I2C шина: є, пади SDA і SCL на передній стороні, використовується для зовнішнього
магнітометра, сонара тощо.
12 Підтримка LED модулів WS2812: є
13 Підтримка пищалки: є, 5V (BZ+ і BZ- контактні площадки)

43
Різниця між стеком "Галичина + Львів 1" та комбінацією "SpeedyBee +
BLS 50A" стосується в першу чергу призначення, функціональності та
характеристик цих систем. Галичина — це польотний контролер, який
працює тіки з Betaflight або INAV, забезпечує стабільне управління дроном,
підтримує різні сенсори та розширення. SpeedyBee — це польотний
контролер, який акцентує увагу на зручності налаштувань через мобільний
додаток SpeedyBee, який дозволяє налаштовувати параметри дрону через
Bluetooth, не підключаючи його до ПК. Також є підтримка різних прошивок
для налаштування контролера (Betaflight, INAV). Галичина + Львів 1
підтримують стандартні 4S та 6S акумулятори, що робить цей комплект
підходящим для більшості FPV-дронів середнього класу.
SpeedyBee + BLS 50A підтримують акумулятори 3S-6S, але через
високі струми 50A цей комплект більше підходить для потужніших дронів,
що потребують більш високого напруження та ефективного керування на
великих струмах.

3.5 Огляд двигунів для дронів

BrotherHobby Avenger 2810 - це високоякісні безколекторні мотори,
зображені на рис.3.6, виготовлені з використанням японських підшипників
NMB, що забезпечують плавний і вільний політ .
Працює на живленні від 23.8 В, витримує піковий струм до 33.8 А і
розвиває максимальну потужність до 804.44 Вт. Двигун має міцний вал з
титанового сплаву діаметром 5 мм і ротор з дуговими магнітами N52H для
стабільної роботи. Корпус з алюмінію Al 7075 і японські підшипники NMB
підвищують надійність і довговічність пристрою. Вага двигуна 76.5 г, що
робить його легким і зручним для встановлення на квадрокоптери .

44

Рис.3.6- BrotherHobby Avenger

Таблиция 3.4
Характеристика двигуна BrotherHobby Avenger
№ Характеристика двигуна BrotherHobby Avenger
1 Обертів на вольт, KV: 900KV/1180KV/ 1350KV/1500KV (вибір в опції)
2 Основний корпус і дзвін: Al 7075
3 Статор: 0.2 мм кремениста електротехнічна сталь Kawasaki з кремнієм
0.2 мм
4 Конфігурація: 12N14P
5 Різьба вала під пропелер: M5
6 Матеріал вала: титановий сплав, порожнистий вал
7 Кількість елементів (Lipo): 4-6S
8 Монтажна схема: M3 (19X19мм)
9 Підшипники: японські NMB 12X6X4
10 Ротор: N52H дугові магніти
11 Провід: 18AWG 25см
12 Вага: 45г (з проводами)

Двигуни XING серії NextGen, які були випущені в 2018 році, швидко
здобули популярність і встановили новий стандарт на ринку. Плавні, надійні
та потужні двигуни XING зазнали модернізації, що дозволило досягти ще
вищих виробничих стандартів і покращеної продуктивності. Нові магніти з
центральним пазом N52H і вигнутою дугою були впроваджені для значного
скорочення часу відгуку двигуна. Одним з основних обмежень FPV-
контролера польоту є затримка двигуна під час гальмування та прискорення.
Двигуни XING2 забезпечують швидший відгук, що дозволяє точніше
45
налаштувати контур PID і отримати відчуття зафіксованості, яке шукають
пілоти.
Завдяки використанню високоякісних матеріалів і міцному з'єднанню
дзвону та валу, вдалося мінімізувати повітряний зазор між магнітами та
ламінуванням статора. Чим менший цей зазор, тим менший опір і більший
магнітний потік (що є магнітним аналогом струму), що в результаті підвищує
ефективність і потужність двигуна.

Таблиця 3.5
Характеристики двигунів XING серії NextGen
№ Характеристики двигунів XING серії NextGen
1 Оборотів на вольт: 1650KV
2 Конфігурація: 12N14P
3 Діаметр вала: 5 мм
4 Діаметр статора: 25 мм
5 Довжина статора: 6.5 мм
6 Внутрішній опір: 60 МОм
7 Вхідна напруга: 3-6S LiPo
8 Максимальна безперервна потужність: 1205W (180сек)
9 Максимальний безперервний струм: 50.21 А (60сек)
10 Кабель: 200мм, 18AWG
11 Розміри: Φ31.8 × 19.7 мм
12 Вага з проводами: 38.7г

Слід зауважити, що якщо на двигуні написано 2810 то перші дві цифри
це радіус (28мм), а другі дві цифри це його висота (10мм), якщо на двигуні
написано 1180 KV, то це означає що двигун виконує 1180 обертів на вольт,
тобто якщо 6 вольт то двигун виконує 7080 обертів, тобто чим більша
прикладена напруга тим швидше обертаються двигуни. При виборі двигуна
слід враховувати робочу напругу, дані двигуни працюють від 3-6S, цей
параметр на пряму впливає на кількість обертів на вольт. Так як напруга, з
якою праюють двигуни, не велика то струм споживання може варіюватися
від 1-50А. Якщо провести тест двигунів за допомогою пропелерів GemFan
Flash 6042, зображені на рис. 3.7.
46

Рис.3.7. Пропелери Flash 6042

Це 6 діймовий двигун з кроком в 4.2, то при навантаженні 20% струм
споживання знаходиться в районі 1.08 А , а при навантаженні в 100%
споживає 50.21А, тобто обраний регулятор обертів повинен бути
розрахований на 60А, при цьому відношення сили тяги до ваги дрону буде
дорівнювати 2341g м/см2 прискорення вільного падіння, а споживча
потужність дорівнює 1205 ват. Результати дослідження зображені на рис. 3.8.

Рис.3.8. Результати дослідження мотора за допомогою пропелерів з різним
кроком
47
Одиниця вимірювання g для тяги вказує на те, скільки разів сила тяги,
яку генерує двигун, перевищує вагу самого дрону. Цей коефіцієнт допомагає
визначити, наскільки маневреним і потужним є дрон. Наприклад, для
гоночних дронів часто вимагається тяга, що перевищує вагу дрону або навіть
більше, щоб забезпечити швидке прискорення і маневреність. Отже, чим
більший цей параметр тим краще дрон зможе маневрувати. Ефективність
визначається як відношення ваги до потужності Г/Ват.

3.6 Приймачі

Для того щоб дрон міг літати ним потрібно керувати, для цього до
льотного понтролера підключається приймач – це пристрій який зазвичай
зроблений окремою платою для гнучкості їх використання. Приймачі
бувають різні, на різних частотах, з різними антенами під різні задачі.
Найпопулярнішими є приймачі з протоколами ELRS(2.4 ГГц) та Crossfire(868
Мгц). Для протоколів Crossfire частоту можна змінювати при перепрошивці
через меню. Сучасні передавачі можуть не тільки приймати сигнали, а й
передавати, тому потужність телеметрії (зворотній зв’язок) - це не менш
важливий параметр приймачів, за допомогою нього можна передавати на
екран пульту базову інформацію таку, як режим польоту, заряд акамулятора,
координати по GPS, швидкість польоту тощо. Чим я потожність більша то з
більшої відстані можна отримувати інформацію. Потужність телеметрії
зазвичай вказується в характеристиках приймача, зазвичай це 100 мВ. Також
є приймачі з приставкою Pro для Crossfire з потужністю 500 мВ.
Happymodel ExpressLRS ELRS EPW6 PWM легкий та компактний
PWM-приймач для ефективного дистанційного керування FPV дронами,
зображений на рис.3.9. Забезпечує надійне з'єднання і стабільну роботу в
діапазоні робочої частоти 2,4GHz (2400~2480MHz). Розроблений на основі
чіпів ESP8285, SX1280/1281, що гарантує швидкість передачі даних та якість
сигналу. Особливістю приймача є наявність 6 PWM-виходів, що дозволяє
керувати шістьма каналами. Потужність телеметрії до 12dBm забезпечує
48
передачу даних на достатньо великі відстані. Приймач підтримує два
протоколи: PWM та CRSF, що дозволяє використовувати його в різних
конфігураціях. ELRS має два варіанти прошивки: Стандартний ESP8285
6xPWM 2,4GHz RX та HappyModel_EP_2400_RX, оновлення яких можна
зробити через WIFI .

Рис.3.9. Happymodel ExpressLRS ELRS EPW6 PWM

Таблиця 3.6
Характеристики Happymodel ExpressLRS ELRS EPW6 PWM
№ Характеристики Happymodel ExpressLRS ELRS EPW6 PWM
1 Частота RF: 2,4GHz (2400~2480MHz)
2 Чіпи: ESP8285, SX1280/1281
3 Роз'єм антени: IPEX MHF 1/U.FL
4 PWM: 6 виходів
5 Потужність телеметрії: 12dBm
6 Протокол приймача: PWM або CRSF
7 Вхідна напруга: +5V~8.4V
9 Target (для PWM): Generic ESP8285 6xPWM 2.4Ghz RX (PWM
приймач через 1~6 PWM-виходів)
10 Target (для CRSF): HappyModel_EP_2400_RX (через цифровий
протокол CRSF: TX і RX)
11 Оновлення прошивки: через WIFI
12 Розмір плати: 19x17,5мм
13 Вага: 1,49г (з антеною)

49
Схему підключення приймача наведено на рис. 3.10.

Рис.3.10. Схема підключення приймача Happymodel ExpressLRS

Нова версія приймача TBS Crossfire Diversity NANO RX, зображеного
на рис. 3.11, повного діапазону 868-915 МГц, з портом для підключення
резервного живлення (батарея в комплект не входить). У приймача
традиційно малі розміри і вага серії Nano.

Рис.3.11. TBS Crossfire Diversity
50

TBS Crossfire Diversity Nano RX – 8-ми канальний приймач (з
підтримкою PPM, SBUS і CRSF). У приймачі реалізована прогресивна
технологія шумозаглушення, що забезпечує рекордні можливості дальності
прийому керуючого сигналу. Цей приймач володіє повноцінним Diversity з
двома окремими рознесеними входами, кожен з яких має свою фільтрацію і
шумозаглушення.
До приймача можна підключити резервну батарею через додатковий
порт. Після втрати моделі і відключення бортової електроніки, приймач буде
передавати GPS-координати і радіосигнали, які дозволять вам точно
визначити місце розташування моделі. Резервна батарея автоматично
заряджається після подачі живлення на приймач.
FLARM – це технологія інформування про повітряний рух і
запобігання зіткнень для авіації загального призначення, легких літаків і
безпілотних літальних апаратів.
TBS Crossfire Diversity NANO RX може передавати і отримувати з
мережі FLARM інформацію про трафік БПЛА і авіації загального
призначення. У поєднанні з CORE PRO або FPVision та TBS GPS ви можете
отримати віртуальний радар, що показує інші пристрої FLARM навколо вас в
радіусі близько 3 км.
Це забезпечує безпечну навігацію в переповненому повітряному
просторі, де авіація буде попереджена про ваш безпілотник і навпаки, ви
будете бачити небезпечні для польоту зони.
При виборі приймача для дронів або іншого безпілотного обладнання
слід враховувати кілька важливих факторів, щоб забезпечити ефективну та
надійну роботу. 2.4 GHz — поширений діапазон для бездротових зв'язків, має
хороший баланс між дальністю та пропускною здатністю. Проте цей діапазон
може бути перевантажений іншими пристроями (Wi-Fi, Bluetooth тощо).
Приймачі можуть використовувати різні види модуляції, такі як PWM
(Pulse Width Modulation), PPM (Pulse Position Modulation) або SBUS.
51
Кількість каналів в приймачі визначає, скільки різних параметрів
можна контролювати. Стандартні моделі мають від 4 до 16 каналів, але для
складніших дронів може бути більше каналів.

Таблиця 3.7
Технічні характеристики TBS Crossfire Diversity Nano
№ Технічні характеристики TBS Crossfire Diversity Nano RX
1 Суперкомпактний
2 Той же набір функцій, що і у приймача TBS Crossfire NANO RX
(резервні радіочастотні каскади, резервне живлення для режиму
маяка, SBUS, CRSF, SmartAudio, MAVLInk, Serial Bridge, FLARM)
3 Телеметрія
4 Повний діапазон приймача
5 Вхідна напруга 5В
6 Частота: 868-915 МГц
7 Передній роз'єм: крок 2.54 мм
8 Бічний роз'єм: крок 2.0 мм
9 Розмір: 24 х 18 мм
10 Вага: 1.8 г

Схему підключення наведено на рис. 3.12.

Рис.3.12. Схема підключення TBS Crossfire Diversity Nano

52
Вибір залежить від того, скільки різних функцій вам потрібно керувати
(наприклад, гіроскопи, управління камерами, аксесуари).
При виборі приймача важливо звертати увагу на його здатність
працювати в умовах перешкод (наприклад, від інших бездротових пристроїв).
Для малих і легких дронів важливо вибирати приймач з мінімальними
розмірами та вагою, щоб не додавати зайвого навантаження. Занадто великий
або важкий приймач може вплинути на час польоту та маневреність. Деякі
приймачі підтримують двосторонній зв'язок для отримання даних з дрону
(наприклад, рівень заряду батареї, висота).

3.7 Камери

Для того, щоб дрон міг бачити куди летіти йому потрібна камера.
Взагалом відеосистеми бувають цифрові та аналогові. Камери
характеризуються такими параметрами, як роздільна здатність для цифрових
камер яка позначається в кількості пікселів (1920х1080) довжини і ширини,
для аналогових існує такий параметр як TVL ( кількість вертикальних ліній),
бувають 1000, 1200, 1500 вертикальних ліній. Чим вищий цей параметр тим
більше деталізація зображення. Наступним не меш важливим параметром є
кут огляду який безпосередньо залежить від розміру лінзи. Також при виборі
камери для дрона потрібно враховувати її габаритні розміри, зазвичай це
написано в характеристиках від виробника, якщо ви виберете велику камеру
то вона може не поміститись на вашій рамі. Також позначається
світлочутливість, чим менший цей параметр тим краще, це значить що при
меншій кількості світла ваша камера може показувати зображення.
Аналогова камера RunCam Night Eagle 3, зображена на рисунку
3.13, спеціально створена для нічних FPV польотів за мінімальної
освітленості. У той час як інші камери повністю втрачають зображення і
переходять в шум, нова версія RunCam Night Eagle 3, навіть у порівнянні з 2-
ю версією, показує надзвичайно високу ефективність і деталізованість
зображення в нічний час.
53

Рис.3.13. RunCam Night Eagle 3

Таблиця 3.8
Характеристики RunCam Night Eagle 3
№ Характеристики RunCam Night Eagle 3
1 Матриця: 1/2.8" 2MP CMOS
2 Горизонтальна роздільна здатність:
3 V1: 1000TVL
4 V2: 1500TVL
5 різьблення лінзи: М12
6 Кут огляду:
7 16:9: FOV D:125° H:107° V:56°
8 4:3: FOV D:97° H:75° V:56°
9 Формат зображення: 4:3/16:9 перемикається
10 ТВ система: PAL/NTSC переключається
11 Вбудований OSD: є
12 Ставлення сигналу/шум: > 50dB
13 Електронна витримка: авто
14 Чутливість: 11390 mV/Lux-sec
15 Навігація меню: джойстик
16 Режим День/Ніч: чорно-білий
17 WDR
18 Напруга: 5-24V
19 Робочий струм:
18 90mA при 12V
19 250mA за 5V
20 Матеріал корпусу: ABS
21 Розміри 19 x 19 x 25мм
22 Вага: 8.5г

Габаритні розміри та схема підключення наведена на рис. 3.14.

54

Рис.3.14. Габаритні розміри та схема підключення до льотного контролера.

Цифрова система RunCam Link Falcon Nano Kit, зображена на рис.3.15,
чудово підійде для FPV DJI збірок і сумісна з окулярами DJI Goggles.
Виробник об'єднав камеру Falcon NANO і відеопередавач Runcam Link VTX.
У модулі встановлені HDL FPV Transmission і FPV Air Unit з вісьмома
частотними каналами, що дає змогу одночасно використовувати до 8-ми
дронів, водночас кожному оператору виділяється ексклюзивний канал. Це
допомагає зменшити перехресні перешкоди. Завдяки вбудованому приймачу
пульта ДК користувач може бездротовим способом під'єднати свій AIR UNIT
DJI FPV до пульта DJI FPV Remote, що значно скорочує час підготовки до
польоту.

Рис.3.15. RunCam Link Falcon Nano Kit
55

Таблиця 3.9
Характеристики - RunCam Link Falcon Nano Kit
№ Характеристики - RunCam Link Falcon Nano Kit
1 Частота: 5.725-5.850 ГГц
2 Максимальна відстань:
3 FCC/SRRC: <4 км
4 CE: <0.7 км
5 Вхідна напруга: 7.4-26.4 В @ 4-9 Вт
6 Розмір: 29 × 29 × 13 мм
7 Вага: 19.5 г
8 Матриця: 1/3.2»
9 Роздільна здатність: 1920*1080@120fps
10 Кут огляду FOV D:150° H:118° V:87°
11 Затвор: Рухомий затвор
12 Коаксіальний кабель: 120мм
13 Розмір: 16x14x17мм
14 Вага: 4.0 г

3.8 Відеопередавачі

Для того, щоб бачити зображення з камери на відстані потрібен
відеопередавач. Логіка полягає в тому, що відеокамера передає інформацію
на льотний контролер, де відбувається накладання додаткової інформації на
зображення (координати, частота, заряд аккумулятора…). Можна також
підключити камеру напряму до відеопередавача, але тоді ми не зможемо
бачити додаткової інформації. Так як і камери передавачі бувають цифрові та
аналогові. Більшість передавачів, як аналогові та цифрові, працюють зз
частотою 5.8 ГГц, але існують варіанти з частотою 1.3 ГГц зазвичай вони
мають великі антени і їх не зовсім зручно використовувати. Потужність
передавача визначається в міліватах мВ, чим більша потужність тим краще,
але слід підкреслити, що зі збільшенням потужності зростає і температура
відеопередавача, тому на деякі моделі встановлюють кулери охолодження.
Відео передавач і приймач Readytosky 1.2G/1.3G VTX/VRX 800mW,
зображений на рис. 3.15, - це версія 1.2/1.3 ГГц FPV системи дальнього
радіусу дії від цього виробника, які розраховані на роботу в парі, на 9
56
робочих каналів. Керування здійснюється завдяки кнопкам і світловій
індикації. У комплекті до кожного модуля додається дипольна SMA антена.

Рис.3.15. Readytosky 1.2G/1.3G VTX/VRX 800Mw

Таблиця 3.9
Характеристики Readytosky 1.2G/1.3G VTX/VRX 800mW
№ Характеристики Readytosky 1.2G/1.3G VTX/VRX 800mW
1 Діапазон частот: 1060~1380МГц
2 Кількість каналів: 9
3 Вихідна потужність: 0.1/25/200/800 мВт
4 Рабочие частоты：1080/1120/1160/1200/1240/1280/1320/1360/1258
МГц
5 Аудіо: 6.5/6.0МГц
6 Тип модуляції: FM
7 Стабільність частоти: ± 100кГц
8 Точність: ± 200кГц
9 Чутливість: 26 ± 2дБ
10 Антенний порт: 50 Ом
11 Формат відео: NTSC/PAL
12 Рівень вхідного відеосигналу: 1В ± 0.2В
13 Рівень вхідного аудіо: 1В±0.2В
14 Робоча температура: -10℃ до +60℃
15 Напруга живлення: DC 7-28В
16 Напруга на виході: DC 7.28В; DC 5В
17 Розміри модуля: 45.5х35.8х8.4 мм
18 Монтажна схема: 30.5x30.5 мм
19 Вага: 10г

57
3.9 Пропелери
Пропелери для FPV дронів (див.рис.3.16) - це ключовий компонент,
який утримує ваш квадрокоптер у повітрі, і вони мають безпосередній вплив
на те, як ваш дрон літає. Варто протестувати різні типи пропелерів, щоб
знайти той, з яким вам найбільше подобається літати і який найкраще
відповідає вашому стилю польоту.

Рис.3.16. Пропелери FPV
Основні параметри пропелера:
- Діаметр, він підбирається в залежності від рами FPV дрона;
- Крок (кут нахилу лопатей), це відстань, яку пройде пропелер за 1
оберт в твердому середовищі, вимірюється в дюймах, чим більший
крок тим більшу відстань пройде дрон за 1 оберт в твердому
середовищі і більший кут нахилу лопатей;
- Кількість лопатей впливає на тягу двигуна, електроспоживання,
ефективність та шум пропелерів, на великих дронах зустрічаються
пропелери з 2-3 лопатями, а на малих 4-6 лопатей.
- Тип кріплення під 5 мм вал і з центральним отвором та двома
отворами для болтів з боків.

58
3.10 Рама дрона
Рама є структурним елементом будь-якого FPV-дрона. Міцна рама
важлива для захисту делікатних електронних компонентів всередині
квадрокоптера. Впершу чергу рама підбирається в залежності від
компонентів електроніки які ви будете використовувати, а саме основне і
найголовніше це під розмір пропелерів в описі до кожної рами вказується
розмір пропелерів які можна використовувати, а також відстань між
моторами, також кріплення має підходити під отвори для моторів.
Найпопулярнішими є рами 20 х 20, або 30 х 30 по типу Mark 4 (див.
рис. 3.17).

Рис.3.17. Рама квадрокоптера Mark 4

Також не менш важливим є розмір під камеру, який також описується в
характеристиках рами. Товщина променів та пластин, чим товстіша пластина,
тим жорсткіша і міцніша конструкція FPV дрона, але це компенсується вагою
літального апарата, якщо ваш дрон повинен літати на великі відстані то
бажано використовувати рами з меншою товщиною променів та пластин.
Рами виготовляють найчастіше з карбону тому, що він міцний, жорсткий і
має не велику масу.

59
3.11 GPS модуль

GPS модуль дуже корисна річ для дрона, дозволяє літальному апарату
повертатися на місце зльоту у разі втрати керування, або по тумблеру. Також
за допомогою нього можна вивести на екран ряд важливої інформації такої,
як координати, швидкість, напрямок до точки зльоту, відстань від точки
зльоту, пройдену відстань тощо. Бувають моделі з компасом, або без. Компас
потрібен для більш кращої навігації, але модулі з компасом дуже примхливі
до місцця встановлення, оскільки компас уловлює магнітне поле землі і йому
можуть заважати інші магнітні поля, похибку в роботу модуля з компасом
можуть вносити мотори та дроти по яких проходить сигнал. Зазвичай такі
модулі встановлюють на високій мачті, щоб компас був подалі від приладів,
які можуть йому заважати.
Приклад GPS модуля з компасом зображено на рис.3.18. Як зазначено
було раніше, він встановлюється подалі від основної частини дрона, де
знаходиться електроніка яка може заважати його роботі.

Рис. 3.18. Limi Holybro M10 GPS

60
3.12 Батарея

Потужний акумулятор CNHL Racing Series 9500mAh 22.2V 6S 90C Lipo
XT90, зображений на рис.3.12.1, розроблений для задоволення підвищених
вимог. Має вражаючу ємність 9500 мАг, швидкість розряду 90C та
конфігурацію 6S1P, що дозволяє витримувати складні завдання та польоти на
великі відстані. Ідеально підходить для великих дронів, зокрема для 10-
дюймових збірок.

Рис.3.19. Батарея

Таблиця 3.10
Характеристики батареї коптера
№ Характеристики
1 Ємність: 9500mAh
2 Кількість елементів: 6S
3 Номінальна струмовіддача: 90С
4 Максимальна струмовіддача: 180С
5 Напруга: 22.2V /6S /6S1P
6 Конектор: XT90
7 Кабель: 8AWG

3.13 Пульт керування

Пульт управління Radiomaster TX12 — це універсальний та
функціональний передавач для радіокерованих моделей, який поєднує
відмінні технічні характеристики та зручність у використанні. Він має
61
стильний та ергономічний корпус з приємним на дотик покриттям. Основною
особливістю TX12 є його компактні розміри, що робить його зручним для
використання як новачками, так і досвідченими пілотами.

Рис. 3.20. Radiomaster TX12

На передній панелі пульта розташовані два зручні джойстики, які
забезпечують точне управління моделлю. Вони легко регулюються по
довжині, що дозволяє налаштувати під себе. Крім того, пульт оснащений
трьома поворотними потенціометрами для налаштування інших параметрів
моделі, таких як управління нахилом чи обертанням.
TX12 також має 16 каналів, що дозволяє використовувати його для
управління різними типами моделей, включаючи літаки, вертольоти, дрони
та навіть роботи. Пульт підтримує широкий діапазон протоколів, що робить
його сумісним з багатьма приймачами, надаючи користувачеві велику
гнучкість у виборі обладнання.
Екран пульта забезпечує чітке відображення інформації, налаштувань
та параметрів системи, що робить управління пультом інтуїтивно зрозумілим
та доступним. Інтерфейс меню виконаний на основі операційної системи
OpenTX, що відкриває безліч можливостей для кастомізації та розширених
налаштувань.
62
Акумулятор TX12 забезпечує тривалу роботу, а наявність порту USB
дозволяє заряджати його через кабель, що дуже зручно в польових умовах.
Зовнішній вигляд пульта виконаний з увагою до деталей, він легкий, але при
цьому достатньо міцний, щоб витримати випадкові удари чи падіння.
В цілому, Radiomaster TX12 — це надійний та функціональний пульт,
який поєднує зручність, потужність і універсальність, ідеально підходить для
любителів та професіоналів радіокерованих моделей.

Таблиця 3.11
Характеристики Radiomaster TX12
№ Характеристики
№ Розмір: 170*159*108 мм
1 Вага: 363 г
2 Частота: 2,400 ГГц-2,480 ГГц
3 ВЧ чіп: ExpressLRS (ELRS) / CC2500
4 Робочий струм: [email protected] (ELRS) / [email protected] (CC2500)
5 Діапазон напруги: 6,6-8,4 В постійного струму
6 Прошивка радіо: EdgeTX (передавач) / ExpressLRS (радіочастотний
модуль) / MPM (радіочастотний модуль)
7 Канали: до 16 (в залежності від ресивера)
8 Дисплей: Монохромний РК-дисплей 128*64
9 Gimbal: високоточні карданні підвіси
10 Зовнішній модуль: сумісний з JR/FrSKY/Crossfire
11 Спосіб оновлення: USB/SD-карта та програмне забезпечення EdgeTX
Buddy онлайн або EdgeTX Companion для ПК
11 Зарядка через USB: QC3 USB-C
12 SD-карта: в комплекті

3.14 Окуляри FPV

Відеоокуляри/шолом CADDXFPV/Walksnail Avatar HD Goggles L
(див.рис. 3.21) оснащені одним екраном та системою відстеження голови з
дев'ятиосьовим гіроскопом, що забезпечує точне керування панорамуванням
і нахилом камери. Завдяки технології кодування H.265, окуляри підтримують
відео з роздільною здатністю 1080p при 60 кадрах на секунду і затримкою
лише до 32 мс. Вбудована антена з посиленням 4,9 дБі забезпечує стабільну
передачу сигналу на відстань до 4 км. Екран розміром 4,5 дюйма з
63
роздільною здатністю 1920x1080 дає чітке зображення, а кут огляду 75°
дозволяє пілотам отримувати більш широке поле зору для кращого контролю
під час польотів.

Рис.3.21. CADDXFPV/Walksnail Avatar HD Goggles

Таблиця 3.12
Технічні характеристики CADDXFPV/Walksnail Avatar HD Goggles
№ Технічні характеристики
1 Частота зв'язку 5,725-5,850 ГГц
2 Кількість каналів: 8
3 Потужність передавача (EIRP): FCC - Інтерфейс вводу/виводу: 4Pin
3.5mm Plug, DC5.5*2.1mm, Micro SD Card Slot
4 Роздільна здатність: 1080p60fps, 720p60fps
5 Гіроскоп: дев'ятиосьовий гіроскоп
6 Посилення: 4,9дБі
7 Поляризація: LHCP
8 Вхідна потужність 6 В-25,2 В (2S-6S)
9 Затримка: 32мс
10 Максимальна швидкість коду: 50 Мбіт/с
11 Відстань передачі: до 4км
12 Система: Avatar HD система
13 Роздільна здатність екрана: 1920*1080/60Гц
14 Розмір екрана: 4,5 дюйма
15 Екран: LCD

64
3.15 Огляд програмного забезпечення Betaflight configurator та базове
налаштування дрона

Після того як ми зібрали наш FPV дрон, нам потрібно його
запрограмувати та налаштувати.
Для цього ми будем використовувати програмне забезпечення
Betaflight configurator. Перед установкою слід упевнитися що скачуємо
програмне забезпечення останньої версії тому, що розробники стараються
виправити помилки та добавляти нові корисні функції.
Підключивши USB-кабель до пульта, він також забезпечить живлення,
немає необхідності підключати LiPo батарею.
Коли пульт дистанційного керування підключено до комп'ютера, в
конфігураторі повинен з'явитися новий COM-порт. Виберіть цей новий
COM-порт і натисніть «Підключити». Зверніть увагу, що в прикладі у мене
COM11, але, швидше за все, у вашому випадку він буде іншим. І часто COM-
порт змінюється на іншому польотному контролері / комп'ютері.
Якщо ви не можете знайти COM-порт або маєте проблеми з
підключенням, це може бути пов'язано з проблемою драйвера комп'ютера.
Дотримуйтесь цього посібника, щоб виправити проблеми з драйвером
польотного контролера. Або, можливо, ваш FC «замурований» (вкрай рідко),
що можна виправити, як описано в цій статті.
Після успішного підключення до Betaflight вас привітає вкладка
«Налаштування» з 3D-моделлю квадрокоптера. Тут ви отримаєте базовий
огляд стану польотного контролера та доступ до кількох основних функцій.
Тут вам потрібно зробити кілька кроків:
Покладіть квадрокоптер/РК на рівну поверхню, потім натисніть
«Калібрувати акселерометр» - це потрібно робити тільки один раз при
кожному перепрошиванні прошивки.
Тепер рухайте квадрокоптером руками (спробуйте нахилитися вперед-
назад, нахилитися вліво-вправо, рискання тощо), 3D-модель повинна
слідувати за рухами.
65
Якщо 3D-модель рухається не так, як ваш квадрокоптер (рис.3.22), це
може означати кілька речей: можливо, ваш FC перевернутий догори дном,
або він встановлений в неправильному напрямку (наприклад, стрілка на FC
не вказує вперед). Спробуйте повернути плату так, щоб вона стала
правильно. Якщо ви не можете фізично повернути двигун, ви можете
спробувати встановити зміщення YAW у вкладці конфігурації, вирівнювання
датчика дошки, щоб виправити це (зазвичай 90/180/270 градусів).

Рис.3.22. 3D-модель

Перш ніж вносити будь-які зміни, завжди корисно створити резервну
копію поточних налаштувань. Ви можете зробити це на вкладці Пресети.
Дізнайтеся більше про резервне копіювання та відновлення налаштувань тут.
Пресети (рис.3.23) також є надзвичайно корисною функцією в
Betaflight, ви можете дізнатися про неї тут.

Рис.3.23. Пресети
66
Візьміть батарею, перевірте її напругу за допомогою тестера або
мультиметра. Потім підключіть його до дрона (попередньо знявши
пропелери!). Якщо напруга в конфігураторі (рис.3.24), (коло червоного
кольору на зображенні нижче) не збігається з виміряною вами напругою, то
вам слід відкалібрувати датчик напруги в Betaflight.

Рис. 3.24. Конфігуратор

Натисніть кнопку Калібрування (рис.3.24) внизу праворуч. Введіть
виміряну напругу у спливаюче вікно, потім натисніть Калібрувати, після чого
буде запропоновано застосувати нову шкалу напруги. На цьому все.
У вкладці Ports (рис.3.25) ви можете налаштувати всі периферійні
пристрої (зовнішні пристрої), підключені до польотного контролера через
UART (колодки TX і RX) або soft serial. Тут ми хочемо налаштувати наш
приймач і з'єднання VTX.

Рис.3.25. Ports
67
Якщо ви використовуєте аналоговий VTX і підключили дріт
SmartAudio або IRC Tramp для керування VTX, вам слід вибрати «VTX (TBS
SmartAudio)» або «VTX (IRC Tramp)» у розділі Периферія для того UART, до
якого ви підключили VTX. Якщо ви використовуєте HD VTX, наприклад DJI
/ Avatar / HDZero, виберіть VTX (MSP + Displayport), це також автоматично
увімкне MSP.
Якщо ви використовуєте послідовний приймач, наприклад, ExpressLRS
або Crossfire, вам потрібно увімкнути «Serial RX» на UART, до якого він
підключений (рис.3.15.4).
Вкладка Конфігурація містить основні налаштування системи (рис
3.15.5). Більшість налаштувань можна залишити за замовчуванням, є лише
кілька речей, які потрібно змінити.

Рис.3.26. Основні налаштування системи

Частота оновлення гіроскопа - це частота зняття відліків гіроскопа.
Кількість залежить від того, який у вас гіроскоп, і зазвичай вона є
фіксованою, тому не хвилюйтеся про це.
Частота циклу PID - також відома як час циклу, показує, як швидко
виконується розрахунок PID. Максимальне значення залежить від того,
наскільки потужним є ваш процесор FC, загалом, F4 може працювати на
68
частоті до 4 КГц, а F7/H7 - до 8 КГц. Це також залежить від частоти
оновлення гіроскопа, якщо у вас гіроскоп BMI270, то максимальна
підтримувана частота PID-петлі становитиме 3,2 КГц навіть для швидшого
F7 FC.
Як правило: F4, 4KHz; F7/H7, 4KHz або 8KHz; Якщо у вас гіроскоп
BMI270, 3.2KHz незалежно від процесора
Змінюючи час циклу та вмикаючи функції, звертайте увагу на
«завантаження процесора» внизу вікна, намагайтеся тримати його нижче
75%, використовуючи повільніший час циклу або вимикаючи непотрібні вам
функції. Високе навантаження на процесор може спричинити нестабільну
роботу польотного контролера. 75% - це безпечна межа, рекомендована
розробниками Betaflight.
Я рекомендую залишити акселерометр увімкненим. Ви можете
вимкнути його, це звільнить деяку обчислювальну потужність, але ви не
зможете використовувати деякі функції в Betaflight, такі як режим кута
нахилу і режим горизонту, а 3D-модель у вкладці налаштувань також
перестане рухатися.
Зазвичай я вмикаю DShot Beacon, це дозволяє перетворити двигуни на
звуковий сигнал, коли дрон не на охороні. Це корисно, якщо ваш дрон не має
зумера, це може допомогти вам знайти дрон після аварії. Вам також потрібно
призначити перемикач на радіо для звукового сигналу на вкладці Режими,
який я покажу вам незабаром.
Встановлення кута постановки на 180 фактично вимикає цю функцію,
що дозволяє поставити квадрокоптер на охорону незалежно від того, в якому
положенні він перебуває (навіть догори дригом). Це корисно, коли ви
застрягли на дереві, ви все одно можете поставити квадрокоптер на охорону,
запустити двигуни і витягнути його з гілок. Якщо цей параметр встановлено
занадто низько, ви не зможете його ввімкнути. Вимкнення акселерометра
також вимкне цю функцію.
69
У вкладці «Приймач» (рис.3.27) ви можете налаштувати і перевірити,
чи правильно працює ваш приймач.

Рис.3.27. Приймач

Якщо ви використовуєте послідовний RX (більшість людей зараз так і
роблять). Двома найпопулярнішими послідовними приймачами є Crossfire та
ExpressLRS.
У цьому випадку вам слід вибрати «Послідовний (через UART)» у
режимі приймача.
Постачальник послідовного приймача виберіть відповідний протокол
приймача:
TBS Crossfire - CRSF
ExpressLRS - CRSF
Tracer - CRSF
Ghost - IRC GHOST
Spektrum DSM2 - SPEKTRUM1024
Spektrum DSMX - SPEKTRUM2048
FrSky RX - SBUS
Futaba RX - SBUS
FlySky RX - IBUS
70
Turnigy RX - IBUS
Якщо ви підключаєте RX до FC через PPM, використовуйте «PPM RX
Input» в режимі приймача.
Якщо ви використовуєте телеметрію, переконайтеся, що увімкнено
«Вихід телеметрії».
Увімкніть ваш радіоконтролер (TX) і радіоприймач (RX), якщо вони
вже зв'язані, коли ви пересуваєте стики, значення каналів також повинні
змінюватися. Якщо реагують не ті канали, можливо, вам потрібно змінити
«Карту каналів», зазвичай це має бути AETR1234 або TEAR1234.
Якщо канали не реагують на рухи стика, ось як усунути несправність:
-чи прив'язаний RX до TX? (Ви бачите постійне зелене світло на RX?)
-чи правильно припаяний RX до FC?
-чи увімкнено послідовний RX для правильного UART?
-чи вибрано правильний протокол RX?
Переконавшись, що канали працюють правильно, перевірте середні та
кінцеві точки перших 4-х каналів (Pitch, Roll, Yaw, Throttle). Коли ви
приберете руки з стиків, значення каналів Pitch, Roll і Yaw повинні бути
1500. Деякі приймачі можуть мати невелике тремтіння, наприклад, близько
1498-1502, що є нормальним явищем, і ви можете виправити це,
застосувавши зону нечутливості для цієї осі. Ви повинні мати кінцеві точки
1000 і 2000 (добре, якщо у вас будуть невеликі похибки).
Перш ніж перейти до наступної вкладки, перевірте, чи правильно
працюють перемикачі режимів охорони, перевернувши їх, ви повинні
побачити, як змінюються значення каналів AUX1, AUX2 або AUX3. Якщо ви
ще не налаштовували перемикачі у вашому радіо, дотримуйтесь цієї
інструкції.
Низький поріг стикання: Дросель повинен бути нижче цього значення,
щоб ПЧ розпізнав, що стик дроселя повністю опущений. Це корисно з
кількох причин, наприклад, коли ви піднімаєте стик газу, ваш квадрокоптер
71
не вмикається. Такі речі, як налаштування PID_Min_Throttle, також
використовують значення низького порогу стиків.
Центр стиків: Цей параметр завжди має бути встановлений на 1500.
Верхній поріг стику: Це значення використовується для визначення
того, чи повністю піднято ручку газу. Це корисно для таких функцій, як
активація екранного меню.
Важливо зазначити, що нижній/високий поріг стику не збігається з
кінцевими точками стику і не впливає на діапазон роботи стику газу.
Не встановлюйте нижній поріг стика до 1000 (див.рис.3.28), оскільки
це може призвести до того, що ваш квадрокоптер не стане на охорону.
Бажано залишити запас, навіть якщо дросель може опуститися нижче 1000,
наприклад, встановити його на 1010. Однак, зазвичай достатньо залишити
значення за замовчуванням 1050. Для високого порогу стиків можна
залишити значення за замовчуванням 1900, оскільки воно не впливає на ваш
політ.

Рис.3.28. Вкладка MOD

У вкладці «Режими» (рис. 3.29) ви можете призначити перемикачі для
різних функцій. Найпоширеніші режими, які ми використовуємо:
Постановка на охорону
72
Кутовий режим (коли кутовий режим не активовано, ми перебуваємо у
швидкісному режимі, також відомому як ручний режим. Якщо ви не бачите
кутовий режим, ймовірно, ваш акселерометр вимкнено)
Звуковий сигнал
Перевернутися після падіння (режим черепахи)
Ось як призначити перемикач режиму:
Натисніть «Додати діапазон» на режимі, який ви хочете
використовувати
Виберіть перемикач, який ви хочете використовувати для керування
цим режимом, у випадаючому меню. Якщо ви не знаєте, який AUX у вас
перемикач, просто перейдіть на вкладку «Приймач» і подивіться, які канали
AUX реагують, коли ви перемикаєте перемикачі. AUX1 - це канал 5, AUX2 -
канал 6 і так далі
Перетягніть повзунок до потрібного діапазону для активації
Переверніть перемикач, і маленький жовтий маркер також повинен
рухатися, подивіться, чи потрапляє він у діапазон активації режиму, коли
перемикач увімкнено
Натисніть «Зберегти»
Вкладка «Двигуни» використовується для налаштування ESC і
тестування двигунів. Для безпеки, будь ласка, переконайтеся, що ви зняли всі
пропелери перед використанням вкладки «Двигуни».

Рис.3.29. Режими
73
Єдине, що вам потрібно змінити - це ESC/Motor Protocol. Якщо ви
використовуєте BLHeli_S або BLHeli_32 ESC, рекомендується DShot. Як
правило, вибирайте:
DShot600 для часу зациклення 8 КГц
DShot300 для 3.2KHz / 4KHz
DShot150 для 1.6KHz / 2KHz
Я рекомендую залишити опцію «MOTOR_STOP» вимкненою, інакше
ви не зможете визначити, чи перебуває ваш квадроцикл під охороною. Решту
параметрів ви можете залишити за замовчуванням.
Натисніть «Зберегти і перезавантажити», а потім знову поверніться на
вкладку «Двигун» (рис.3.30).
Є кілька речей, які ви хочете перевірити:
Чи можуть двигуни обертатися?
Чи розташовані двигуни у правильному порядку, як показано на
верхній лівій схемі?
Чи обертаються вони у правильному напрямку, як показано на верхній
лівій схемі?
Ось правильний порядок розташування та обертання двигунів:
двигун 1 ззаду праворуч
двигун 2 спереду праворуч
двигун 3 ззаду зліва
мотор 4 спереду зліва

Рис.3.30. Вкладка двигуни
74
Тепер перейдіть на вкладку «Екранне меню» на лівій панелі.
Якщо ви використовуєте системи DJI / Avatar / HDZero FPV,
переконайтеся, що ви переключилися на формат відео HD, це дасть
правильний розмір шрифту і екрану, це буде виглядати набагато краще.
Для аналогової системи просто виберіть Авто (або PAL/NTSC, якщо ви
знаєте тип вашої камери).

Рис.3.31. Екранне меню

Так виглядає екранне меню у ваших окулярах (див.рис.3.31).
Налаштувавши екранне меню, ви можете виводити на екран важливі
дані польоту, такі як напруга і таймер. Будь ласка, дивіться мій посібник з
налаштування екранного меню Betaflight для більш детальної інформації, але
вам не потрібно робити нічого додаткового, якщо ви слідували цьому
посібнику.
Замість того, щоб розміщувати однакові елементи екранного меню для
кожного мого квадрокоптера, я зазвичай просто копіюю і вставляю
наступний фрагмент коду в CLI, це набагато швидше. Це те, що я зазвичай
використовую на своєму фрістайл квадрокоптері (без GPS):
set osd_vbat_pos = 2467
set osd_link_quality_pos = 2114
set osd_rssi_dbm_pos = 2082
75
set osd_tim_2_pos = 2486
set osd_throttle_pos = 2104
set osd_current_pos = 2135
set osd_mah_drawn_pos = 2403
set osd_warnings_pos = 14633
set osd_avg_cell_voltage_pos = 2435
зберегти
Вкладка PID Tuning (рис.3.32) дає можливість налаштувати льотні
характеристики вашого квадрокоптера і змусити його літати так, як ви
хочете.
Це може виглядати складно, але насправді вам не потрібно нічого
змінювати, оскільки стандартні налаштування Betaflight досить добре
працюють на широкому спектрі FPV-дронів. Коли ви станете більш
досвідченими, погляньте на мій посібник з налаштування PID.
Однак, можливо, ви захочете погратися зі швидкістю та експозицією,
щоб полегшити керування квадрокоптером. Швидкість, супершвидкість і
експозиція впливають на чутливість стиків - на те, наскільки сильно
квадрокоптер реагує на ваші рухи стиками. Погляньте на цю інструкцію про
те, що роблять швидкість і експозиція, і як їх налаштувати.

Рис.3.32. Вкладка PID Tuning
76

Якщо ви використовуєте аналоговий відеопередавач і плануєте
змінювати канал і потужність через екранне меню, вам потрібно налаштувати
таблицю VTX. Це не стосується цифрових FPV-систем, таких як DJI, HDZero
або Avatar.
Існує три способи завантаження таблиць VTX:
-вибрати одну з попередньо встановлених таблиць VTX у вкладці
«Пресети»;
-завантажити JSON-файл через вкладку «Відеопередавач»;
-вставити фрагмент коду в CLI (цей спосіб зазвичай зручніший).
Зазвичай ви можете знайти JSON-файл або фрагмент коду CLI для
вашого VTX на сторінці продукту. Якщо ні, спробуйте пошукати їх тут або в
Інтернеті.
Увімкнувши експертний режим (див.рис.3.33) у верхній частині вікна,
ви отримаєте доступ до додаткових вкладок на лівій панелі та розширених
налаштувань. Однак ці налаштування, як правило, не потрібно змінювати під
час першого польоту.

Рис.3.33. Експертний режим

77
Якщо ваш дрон продовжує пищати при підключеному USB-кабелі
(коли радіо вимкнене), це можна легко виправити, вимкнувши опцію «USB»
у розділі «Конфігурація пищалки» на вкладці «Конфігурація».
Перед першим польотом квадрокоптера важливо перевірити його
безпеку. За замовчуванням, коли втрачається радіозв'язок, двигуни повинні
зупинятися, і дрон має впасти на землю. Ви не хочете, щоб пропелери
оберталися безконтрольно, що може призвести до додаткових пошкоджень.
Перш за все, зніміть пропелери для безпеки. Підключіть акумулятор,
увімкніть радіо та поставте квадрокоптер на охорону — двигуни повинні
обертатися на низьких обертах.
Для імітації втрати радіозв'язку просто вимкніть радіо, поки
квадрокоптер ще на охороні. В ідеалі, дрон повинен знятися з охорони через
секунду, і двигуни повинні зупинитися. Якщо це не відбувається, потрібно
перевірити налаштування безпеки та, за потреби, скинути їх до заводських.
Також перевірте рівень завантаження процесора в нижній частині
конфігуратора Betaflight. Для стабільної роботи бажано, щоб завантаження
процесора було низьким. Згідно з документацією Betaflight 4.3, вам не варто
турбуватися, поки завантаження не перевищить 75%. Щоб зменшити
навантаження, ви можете вимкнути непотрібні функції або знизити частоту
PID-циклу.

78
РОЗДІЛ 4. ПРАКТИЧНЕ ВТІЛЕННЯ НАУКОВИХ
ДОСЛІДЖЕНЬ

4.1 Завдання метеодрона

Завдання піддослідного зразка метеодрона полягає у виконанні
важливих вимірювань і зборі даних про атмосферні умови, що дозволяє
здійснювати моніторинг погоди, змін клімату та інших метеорологічних
параметрів у різних умовах. Метеодрони оснащуються спеціальними
сенсорами, що вимірюють температуру, вологість, атмосферний тиск,
швидкість і напрямок вітру, а також рівень забруднення повітря. Такі
пристрої застосовуються для збору даних в місцях, де неможливо
використовувати традиційні метеорологічні станції, наприклад, в гірських
районах, на відкритих морях або в важкодоступних зонах.
Основне завдання метеодронів — це збір і передача інформації, що
необхідна для точного прогнозування погоди. Метеодрони можуть активно
застосовуватися для вивчення хмарних утворень, їхнього типу, структури та
руху, а також для спостереження за екстремальними атмосферними явищами,
такими як урагани, торнадо, штормові фронти або снігові бурі. Вони здатні
виконувати вимірювання на різних висотах, що дає змогу отримати докладну
картину вертикальних атмосферних процесів, зокрема вітрових потоків,
температурних інверсій та інших факторів.
Дрон може бути оснащений спеціальними приладами для вимірювання
концентрацій парникових газів, забруднювачів у повітрі або для моніторингу
рівня освітленості. Отримані дані допомагають вивчати зміни клімату,
визначати концентрацію забруднювачів і мікрокліматичні умови в окремих
регіонах. Наприклад, в сільському господарстві такі дані можуть бути
корисними для оцінки погодних умов, що безпосередньо впливають на
врожайність, а також для планування агротехнічних заходів.
Піддослідний зразок метеодрона також може використовуватися для
оцінки ефективності та точності сенсорів, тестування стабільності роботи в
79
різних погодних умовах, таких як сильний вітер, дощ або низькі температури.
Важливою задачею є калібрування обладнання, щоб забезпечити
максимальну точність отриманих даних, а також тестування автономних
систем, що дозволяють дрону працювати без участі оператора в реальному
часі, зборі інформації і її передачі на землі.
Таким чином, завдання метеодрона включають не тільки базові функції
моніторингу погоди і атмосферних явищ, а й забезпечення досліджень для
наукових робіт, екологічних досліджень і практичного застосування у різних
галузях, таких як агрономія, екологія та кліматологія .

4.2 Огляд мікроконтролерів

Arduino Nano — це компактна, повнофункціональна плата на базі
ATmega328 (Arduino Nano 3.x), Зображена на рис.4.1, призначена для
зручного макетування. Вона має такі ж можливості, як і Arduino Duemilanove,
але виконана в іншому форм-факторі. Основною відмінністю є відсутність
роз'єму для підключення живлення постійного струму, а також використання
USB-кабелю Mini-B замість стандартного.

Рис.4.1. Arduino Nano

80
Таблиця 4.1
Харистики Arduino Nano
№ Харистики
1 Мікроконтролер ATmega328
2 Архітектура AVR
3 Робоча напруга 5 В
4 Флеш-пам'ять 32 Кб, з яких 2 Кб використовується завантажувачем
5 SRAM 2 KB
6 Тактова частота 16 МГц
7 Аналоговий вхід 8 контактів
8 EEPROM 1 KB
9 Постійний струм на виводи вводу/виводу 40 мА (виводи вводу/виводу)
10 Вхідна напруга 7-12В
11 Цифровий ввід/вивід 22 (6 з яких ШІМ)
12 ШІМ-вихід 6
13 Енергоспоживання 19 мА
14 Розмір друкованої плати 18 x 45 мм
15 Вага 7 г

ESP8266 — це мікроконтролер, зображений на рис.4.2, (SoC)
китайського виробника Espressif Systems з вбудованим Wi-Fi інтерфейсом.
Окрім Wi-Fi, мікроконтролер характеризується відсутністю флеш-пам'яті на
кристалі, а програми користувача виконуються з зовнішньої флеш-пам'яті
через SPI інтерфейс.

Рис.4.2. ESP8266

81
Мікроконтролер привернув увагу у 2014 році завдяки появі перших
продуктів на його основі за надзвичайно низькою ціною.
Навесні 2016 року було розпочато виробництво ESP8285, який поєднує
ESP8266 і флеш-пам'ять об'ємом 1 МБайт. У вересні 2015 року Espressif
Systems представила новий мікроконтролер ESP32 та модулі на його основі.

Таблиця 4.2
Характеристика ESP8266
№ Характеристика
1 Напруга живлення: 3.3V (2.5-3.6V)
2 Струм споживання: 300 мА під час запуску і передавання даних, 35 мА
під час роботи, 80 мА в режимі точки доступу
3 Максимальний струм піна - 12 мА.
4 Flash пам'ять (пам'ять програми): 1 МБ
5 Flash пам'ять (файлове сховище): 1-16 МБ залежно від модифікації
6 EEPROM пам'ять: до 4 кБ
7 SRAM пам'ять: 82 кБ
8 Частота ядра: 80/160 МГц
9 GPIO: 11 пінів
10 ШІМ: 10 пінів
11 Переривання: 10 пінів
12 АЦП: 1 пін
13 I2C: 1 штука (програмний, піни можна призначити будь-які)

4.3 Огляд датчиків температури

BMP180: BMP180 — це барометричний датчик тиску, виготовлений
компанією Bosch. Він призначений для вимірювання атмосферного тиску,
температури та, на основі цих показників, висоти над рівнем моря. BMP180
працює за допомогою цифрового інтерфейсу I2C або SPI і може бути
використаний у багатьох мобільних пристроях, роботах та інших
застосунках, де потрібно вимірювати атмосферний тиск. Датчик може
визначати тиск в діапазоні від 300 до 1100 гПа з точністю до 0,03 гПа, а
температура вимірюється в діапазоні від -40°C до +85°C.
BME280: BME280 — це удосконалений датчик від Bosch, який поєднує
в собі функції вимірювання не тільки атмосферного тиску, як BMP180, а й
температури та вологості. Це робить його ідеальним для більш точних
82
метеорологічних вимірювань. Від BMP180 він відрізняється тим, що має
додатковий сенсор для вимірювання вологості. BME280 працює за
допомогою цифрового інтерфейсу I2C або SPI, має високу точність і здатний
вимірювати тиск у діапазоні від 300 до 1100 гПа, температуру в діапазоні від
-40°C до +85°C та вологість у діапазоні від 0 до 100%. Порівняльна
характеристика цих двох датчиків зображена на рис.4.3.

Рис.4.3. Порівняльна характеристика BMP180 і BME280

DHT11: DHT11 — це популярний цифровий датчик температури та
вологості, який використовується в багатьох простих проектах, таких як
моніторинг кліматичних умов. Він має обмежену точність і діапазон
вимірювань порівняно з іншими датчиками, але є досить доступним за ціною.
DHT11 вимірює температуру в діапазоні від 0°C до 50°C з точністю ±2°C і
вологість від 20% до 80% з точністю ±5% RH.
DHT22: DHT22 — це вдосконалена версія DHT11, яка має більшу
точність і ширший діапазон вимірювань температури та вологості. DHT22
здатний вимірювати температуру від -40°C до +80°C з точністю ±0.5°C і
вологість від 0% до 100% з точністю ±2-5% RH. DHT22 також є більш
стабільним і може працювати в більш широкому температурному діапазоні,
83
що робить його кращим для більш точних метеорологічних вимірювань.
Порівняльна характеристика цих двох датчиків зображена на рис.4.4.

Рис.4.4. Порівняльна характеристика датчиків DHT11 і DHT22

4.4 GSM модуль

SIM800L — це компактний GSM/GPRS модуль, зображений на рис.4.5,
який дозволяє додавати можливості мобільного зв'язку до різних
електронних пристроїв, таких як мікроконтролери (Arduino, ESP32, Raspberry
Pi та ін.). Він підтримує передачу даних через GPRS, а також голосовий
зв'язок і SMS. Модуль SIM800L працює на частотах GSM 850/900/1800/1900
MHz, що дозволяє йому працювати в різних регіонах світу.
SIM800L має низку корисних можливостей:
-Голосові дзвінки — можливість здійснювати та приймати голосові дзвінки
через мобільну мережу.
-SMS — підтримка відправлення та отримання текстових повідомлень.
-GPRS (Інтернет-з'єднання) — можливість підключення до інтернету за
допомогою GPRS-з'єднання для передачі даних.
-Дуже компактний розмір — SIM800L має розмір 24 x 24 мм, що робить його
зручним для використання в обмежених просторах.
84
Модуль підключається до мікроконтролера через серійний інтерфейс
UART і працює при живленні від 3.4V до 4.4V (рекомендується 3.7V),
споживаючи велику кількість струму під час роботи (до 2А при активному
зв'язку).

Рис.4.5. SIM800L

Таблиця 4.3
Характеристики SIM800L
№ Характеристики
1 Напруга живлення: 3.7 В ~ 4.4 В
2 Споживаний струм у режимі очікування: 0,7 мА
3 Піковий струм: 2 А
4 Швидкість UART: 1200 - 115200 бод
5 Формат SIM карти: microSIM
6 Робочий діапазон: EGSM900, DCS1800, GSM850, PCS1900
7 Потужність передачі DCS1800, PCS1900: 1 Вт

4.5 Проблема та методи вирішення

Проблема полягає в передачі даних з віддалених регіонів за допомогою
GSM технології, де немає мобільнго покриття.
- Супутникові модеми (наприклад, Iridium, Inmarsat): Супутникові
системи дозволяють передавати дані в будь-якому місці, де є видимість до
супутників, що дає можливість передавати інформацію навіть у віддалених
85
районах без мобільного покриття. Дрони можуть бути оснащені
супутниковими модулями для передачі даних.
-LoRa (Long Range Radio): LoRa — це технологія радіозв'язку для
передачі малих обсягів даних на великі відстані. Вона використовується для
IoT (Інтернету речей) і може працювати в умовах без GSM покриття. Хоча
дальність LoRa не настільки велика, як у супутникових зв'язків, вона може
бути ефективною для передачі даних з дронів в межах певної відстані
(зазвичай до 10-15 км, залежно від умов).
-Радіочастотний зв'язок (RF - Radio Frequency): Багато дронів
використовують радіочастотний зв'язок для передачі відео- та контрольних
даних на короткі та середні відстані. Однак цей метод працює лише в межах
прямої видимості і має обмежену дальність. Для довших відстаней можна
використовувати потужніші радіо модулі.
-Mesh мережі: Якщо в полі є кілька дронів або наземних пристроїв,
можна організувати mesh мережу, в якій кожен пристрій передає дані через
інші пристрої до центру управління. Це дозволяє розширювати зону покриття
без залежності від мобільного зв'язку.
-Передача даних через наземні станції: Дрон може передавати дані на
наземну станцію (якщо вона знаходиться в межах досяжності радіозв'язку), а
вже станція може передавати дані через інші канали зв'язку, зокрема через
супутники або інші наземні мережі.
-Функція реєстрації пристрою: системах або мережах зв'язку
допомагає забезпечити безпечну та ефективну передачу даних, а також
контроль над дронами.
-Наземні ретранслятори: використовуються для розширення
діапазону радіозв'язку, коли прямий зв'язок між дроном і базовою станцією
або оператором неможливий через великі відстані або перешкоди. Це
особливо важливо у віддалених місцях, де мобільне покриття або
супутникові канали можуть бути неефективними або дорогими.

86
ВИСНОВКИ
Однією з основних переваг використання FPV метеодронів є їх
здатність проводити вимірювання в важкодоступних місцях, таких як гірські
райони або зони з високими атмосферними явищами. Це дозволяє значно
підвищити ефективність та точність метеорологічних досліджень, оскільки
традиційні методи збору даних часто є обмеженими або потребують великих
витрат часу та ресурсів. Крім того, можливість віддаленого управління та
перегляду інформації в режимі реального часу дозволяє оперативно
реагувати на зміни погодних умов, що є надзвичайно важливим у випадку
екстремальних погодних ситуацій.
Важливим аспектом є також розвиток апаратного забезпечення і
програмного забезпечення для метеодронів, що постійно вдосконалюється,
що відкриває нові горизонти для використання таких пристроїв у
майбутньому. Встановлення різноманітних сенсорів і камер на дрон дозволяє
здійснювати багатофункціональне спостереження та створювати точні моделі
атмосферних процесів.
У результаті проведеного дослідження можна зробити низку важливих
висновків:
- Проведено аналіз сучасного стану розвитку технологій метеорологічних
дронів, за рахунок огляду літературних джерел, наукових публікацій та
патентів, що дало змогу здійснити порівняльний аналіз характеристик
існуючих метеорологічних дронів та визначити основні тенденції та
перспективи розвитку технологій у цій сфері.
- Розроблено вимоги до метеорологічних дронів для конкретних сценаріїв
застосування, що дало можливість визначити типи метеорологічних
даних, які необхідно збирати (температура, вологість, тиск, швидкість
вітру тощо), аналіз потреб споживачів та розробити технічні вимоги до
дронів на основі аналізу отриманих даних.
- Досліджено вплив умов експлуатації на роботу метеорологічних дронів,
за рахунок вивчення впливу погодних умов на функціонування дронів та
87
сенсорів. Були проведені симуляції експлуатації дронів у різних умовах,
результатом яких стала розробка рекомендації щодо адаптації конструкції
та програмного забезпечення до складних умов.
- Проведено вибір та обґрунтування найбільш оптимальних сенсорів для
метеорологічних вимірювань, за рахунок аналізу характеристик сенсорів,
які використовуються в метеорології, що дало змогу здійснити
моделювання точності вимірювань у різних умовах (висота, швидкість
дрону, температура), а також обґрунтовано вибір сенсорів за критеріями
точності, енергоспоживання та вартості.
- Розроблено алгоритм передачі та обробки метеорологічних даних,
шляхом використання сучасних методі передачі даних для збирання
інформації в реальному часі. Також проведена оцінка точності та
ефективності алгоритму за допомогою тестових даних.
Водночас, важливо враховувати і деякі обмеження, такі як обмеження
по часу польоту через обмежену потужність батарей, а також необхідність
дотримання певних норм і стандартів щодо використання дронів в зонах з
підвищеною небезпекою.
У підсумку, FPV метеодрони мають великий потенціал для розвитку в
метеорології, надаючи нові можливості для дослідження і прогнозування
погодних умов. У майбутньому можна очікувати подальший розвиток
технологій, які дозволять досягати ще більш високої точності та
ефективності в даній сфері.

88
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Krause, P., & Xhafa, F. (2021). IoT-based intelligent modelling for
environmental and ecological engineering. In Lecture notes on data
engineering and communications technologies. https://doi.org/10.1007/978-
3-030-71172-6
2. Saha, A., Kumar, A., & Sahu, A. K. (2017). FPV drone with GPS used for
surveillance in remote areas. FPV Drone With GPS Used for Surveillance in
Remote Areas. https://doi.org/10.1109/icrcicn.2017.8234482
3. Bärfuss, K. B., Schmithüsen, H., & Lampert, A. (2023). Drone-based
meteorological observations up to the tropopause – a concept
study. Atmospheric Measurement Techniques, 16(15), 3739–
3765. https://doi.org/10.5194/amt-16-3739-2023
4. Mckinnon, A. (2016). The possible impact of 3D printing and drones on
Last-Mile logistics: an exploratory study. Built Environment, 42(4), 617–
629. https://doi.org/10.2148/benv.42.4.617.
5. Bogale, Habtamu Dagne. “The Role of Indigenous Knowledge in Climate
Change Adaptation: The Case of Gibe Woreda, Hadiya Zone,
Ethiopia.” International Journal of Environmental Protection and Policy,
vol. 5, no. 6, Jan. 2017, p. 104, doi:10.11648/j.ijepp.20170506.14.
6. Turnbaugh, Peter J., et al. “An Obesity-associated Gut Microbiome With
Increased Capacity for Energy Harvest.” Nature, vol. 444, no. 7122, Dec.
2006, pp. 1027–31, doi:10.1038/nature05414.
7. Dorling, Kevin, et al. “Vehicle Routing Problems for Drone Delivery.” IEEE
Transactions on Systems Man and Cybernetics Systems, vol. 47, no. 1, July
2016, pp. 70–85, doi:10.1109/tsmc.2016.2582745.
8. Martin, John H., et al. “3D Printing of High-strength Aluminium
Alloys.” Nature, vol. 549, no. 7672, Sept. 2017, pp. 365–69,
doi:10.1038/nature23894.
9. Gharibi, Mirmojtaba, et al. “Internet of Drones.” IEEE Access, vol. 4, Jan.
2016, pp. 1148–62, doi:10.1109/access.2016.2537208.
89
10. Mann, H. B., and D. R. Whitney. “On a Test of Whether One of Two
Random Variables Is Stochastically Larger Than the Other.” The Annals of
Mathematical Statistics, vol. 18, no. 1, Mar. 1947, pp. 50–60,
doi:10.1214/aoms/1177730491.
11. The Possible Impact of 3D Printing and Drones on Last-Mile Logistics: An
Exploratory Study.” Built Environment, vol. 42, no. 4, Dec. 2016, pp. 617–
29, doi:10.2148/benv.42.4.617.
12. Groth, Paul, et al. The Semantic Web: Hersonissos, Crete, Greece, May 29 -
June 2, 2022, Proceedings. Springer International Publishing AG, 2022.
13. Kling, Marc-Uwe, and Juliette Aubert-Affholder. Quality Land 2.0: Le
Secret de Kiki. Actes Sud, 2023.
14. Chandler, Matt. Recreational Drones. Capstone Press, 2017.
15. Agwu, Fred. Armed Drones and Globalization in the Asymmetric War on
Terror: Challenges for the Law of Armed Conflict and Global Political
Economy. Routledge, 2018.
16. Agarwal, Girish. Civilian Drones, Visual Privacy and EU Human Rights
Law. Routledge, 2023.
17. Dolan, Alissa M., and Richard M. Thompson. Integration of Drones into
Domestic Airspace: Selected Legal Issues. Congressional Research Service,
2013.
18. Perritt, Henry H., and Eliot O. Sprague. Domesticating Drones: The
Technology, Law, and Economics of Unmanned Aircraft. Routledge, 2017.
19. Marchi, De Massimo, et al. Drones and Geographical Information
Technologies in Agroecology and Organic Farming: Contributions to
Technological Sovereignty. Taylor & Francis, 2023.
20. Baker, Alan. Whether. Knives Forks And Spoons Press, 2014.
21. Nardo, Don. Drones. Morgan Reynolds Publishing, 2014.
22. DOUGHERTY, MARTIN J. Drones. AMBER BOOKS LTD, 2019.
23. Spilsbury, Louise, and Richard Spilsbury. Drones. Gareth Stevens
Publishing, 2017.
90
24. Newman, Lauren. Drones. Cherry Lake Publishing, 2018.
25. Itō, Junji, et al. Sensor. VIZ Media, LLC, 2021.
26. Deane-Pratt, Ade. Sensors. Wayland, 2015.
27. Sensors. Society of Automotive Engineers, 1981.
28. Sensors. Dept. of Energy, Mines and Resources, 1971.
29. Mangor, Jodie. Drones. Rourke Educational Media, 2017.
30. Potter, William. Drones. Gareth Stevens Publishing, 2023.
31. O’Neill, Terence, and Josh Williams. Arduino. Cherry Lake Publishing,
2014.
32. Nussey, John. Arduino. For Dummies, a Wiley Brand, 2018.
33. Staff, Consumer Dummies. Arduino. Wiley & Sons Canada, Limited, John,
2018.
34. Ferazza, Giuseppina. Arduino. NED, 1988.
35. Hughes, John M. Arduino: A Technical Reference: A Handbook for
Technicians, Engineers, and Makers. O’Reilly Media, Inc., 2016.
36. Hnel, Claus K. Arduino. K Hnel, 2011.
37. Blum, Jeremy. Exploring Arduino: Tools and Techniques for Engineering
Wizardry. Wiley, 2013.
38. Puri, V., Nayyar, A., & Raja, L. (2017). Agriculture drones: A modern
breakthrough in precision agriculture. Journal of Statistics and Management
Systems, 20(4), 507–518. https://doi.org/10.1080/09720510.2017.1395171
39. Inzana, J. A., Olvera, D., Fuller, S. M., Kelly, J. P., Graeve, O. A., Schwarz,
E. M., Kates, S. L., & Awad, H. A. (2014). 3D printing of composite calcium
phosphateand collagen scaffolds for bone regeneration. Biomaterials, 35(13),
4026–4034. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2014.01.064
40. Kuroda, S. (1988). Whether we agree or not. Lingvisticae
Investigationes, 12(1), 1–47. https://doi.org/10.1075/li.12.1.02kur

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets