Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6297| Title: | Метеорологічний дрон для сільського господарства |
| Authors: | Рудаков, Костянтин Сергійович Гнатенко, Олег Олександрович |
| Issue Date: | Jun-2023 |
| Abstract: | Метеорологічні дрони - це спеціально розроблені безпілотники, які використовуються для збору метеорологічних даних. Вони літають у найнижчому шарі земної атмосфери, так званому граничному шарі. Оснащені спеціальними датчиками, вони можуть збирати інформацію про температуру, вологість і вітер в атмосфері. Зібрані дані допомагають значно покращити моделі прогнозування погоди. Використання дронів для збору погодних даних є значним кроком вперед порівняно з традиційними методами збору даних. Метеорологічні дрони є більш маневреними, можуть витримувати різкі зміни вітру і, таким чином, краще пристосовані для збору вертикальних даних. За допомогою метеорологічних дронів також можна проводити вимірювання поблизу будівель і споруд у міському середовищі або у відкритому морі. Таким чином, точність моделей прогнозу погоди значно підвищується завдяки надходженню даних в реальному часі. Завдяки цим більш точним моделям метеорологи зможуть надавати набагато точніші, гіперлокальні прогнози і поточні прогнози. Використання точних прогнозів є особливо важливим для управління повітряним рухом в аеропортах або для попередження про торнадо чи ураганів на ранній стадії. Крім того, дані з граничного шару використовуються для збору даних, досліджень зміни клімату і багатьох інших застосувань. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6297 |
| Appears in Collections: | 174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка (Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані системи та компоненти) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Б_151_2023_Гнатенко.pdf Restricted Access | 1.73 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ
Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи
освітнього ступеня «бакалавр»
МЕТЕОРОЛОГІЧНИЙ ДРОН ДЛЯ СІЛЬСЬКОГО
на тему:
ГОСПОДАРСТВА
Виконав: студент 4 курсу, групи АКІТ-1909
спеціальності 151 Автоматизація та
комп’ютерно-інтегрованих технології
Гнатенко О.О
(прізвище та ініціали)
Керівник Рудаков К.С
(прізвище та ініціали)
Рецензент
(прізвище та ініціали)
Черкаси 2023
СПИСОК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ
NOAA- Національне управління океанічних і атмосферних досліджень.
ASOS- Автоматизовані системи спостереження за поверхнею Землі.
WCOSS- основна та резервна операційна суперкомп'ютерна система, ресурсів
зберігання даних, глобальної мережі, служб підтримки та розробки.
NWS- Національна метеорологічна служба.
AWIPS- Удосконалена система інтерактивної обробки даних про погоду.
NASA- Національне управління з аеронавтики і дослідження космічного простору.
FPV- Погляд від першої особи.
RTK- Кінематичне позиціонування в реальному часі.
GPS- Система глобального позиціювання.
USB- Універсальна послідовна шина.
AFHDS- Адаптивний частотно-стрибкоподібний розширений спектр.
RP-SMA- SMA роз’єм зі зворотною полярністю.
AVR- мікроконтролери, сімейство мікроконтролерів, спочатку розроблених
компанією Atmel.
VCC- живлення.
GND- заземлення.
LCD- рідко-кристалічний екран.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
2
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
ВСТУП
В найнижчому шарі атмосфери, який називається граничним шаром,
формується більша частина нашої погоди. 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.
Що ж воно таке?
Метеорологічні дрони - це спеціально розроблені безпілотники, які
використовуються для збору метеорологічних даних. Вони літають у найнижчому
шарі земної атмосфери, так званому граничному шарі. Оснащені спеціальними
датчиками, вони можуть збирати інформацію про температуру, вологість і вітер в
атмосфері. Зібрані дані допомагають значно покращити моделі прогнозування
погоди.
Використання дронів для збору погодних даних є значним кроком вперед
порівняно з традиційними методами збору даних. Метеорологічні дрони є більш
маневреними, можуть витримувати різкі зміни вітру і, таким чином, краще
пристосовані для збору вертикальних даних. За допомогою метеорологічних дронів
також можна проводити вимірювання поблизу будівель і споруд у міському
середовищі або у відкритому морі. Таким чином, точність моделей прогнозу погоди
значно підвищується завдяки надходженню даних в реальному часі. Завдяки цим
більш точним моделям метеорологи зможуть надавати набагато точніші,
гіперлокальні прогнози і поточні прогнози. Використання точних прогнозів є
особливо важливим для управління повітряним рухом в аеропортах або для
попередження про торнадо чи ураганів на ранній стадії. Крім того, дані з
граничного шару використовуються для збору даних, досліджень зміни клімату і
багатьох інших застосувань.
Вимірювання з метеорологічних дронів можуть допомогти оцінити поточні
погодні моделі, а також проаналізувати і виправити прогнозні моделі за допомогою
потоку даних у реальному часі. Це можна зробити лише за допомогою більшої
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
3
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
кількості даних з більшої кількості рівнів прикордонного шару цілої країни і,
можливо, світу.
Поєднання даних з метеорологічних дронів з даними місцевих погодних
моделей призводить до більш точних прогнозів погоди для місцевих
метеорологічних служб.
Цей гіперлокальний прогноз може мати вирішальне значення, особливо в
аеропортах. За допомогою найточніших погодних даних можна краще планувати
зліт і посадку всіх рейсів. Наприклад, можна розрахувати час, необхідний для
очищення поверхні літака від льоду перед зльотом.
Метеорологічні дрони можуть збирати дані про температуру, вологість,
атмосферний тиск, швидкість і напрямок вітру різними способами. Один із
способів - за допомогою датчиків температури, вологості або атмосферного тиску,
прикріплених безпосередньо до дрона.
Іншу можливість для збору даних пропонують так звані дропсони. Оснащені
парашутом, вони скидаються з великої висоти і спускаються вертикально через
пограничний шар. Таким чином, метеорологічні дрони збирають дані на всьому
шляху вниз.
Візуальна, включаючи фото і відео, також пропонує спосіб збору даних з
пограничного шару.
Метеодрони забезпечують гіперлокальні вимірювання в будь-якому місці
Ми називаємо наші метеодрони майбутнім радіозондів. Метеодрон слугує
своєрідною мобільною метеостанцією і має багато переваг над класичним
радіозондом. У той час як зонд проводить досить неконтрольовані вимірювання
через напрямок свого польоту, наші метеодрони можна контролювати вручну на
місці або віддалено. При цьому дрони можуть літати на місці або відправлятися у
віддалені місця, де немає метеостанцій, а інші вимірювання неможливі.
Гіперлокальні вимірювання можуть бути зроблені для конкретного місця - навіть
вночі.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
4
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Нічні польоти метеодронів уможливлюють точні прогнози погоди.
Під час нічних польотів дрон також збирає погодні дані з атмосфери на висоті до 6
кілометрів над землею. Вночі повітряний простір менш заповнений і потребує
меншого захисту. За допомогою наших дронів дані надійно збираються, вводяться
в погодну модель і розраховуються протягом ночі. Таким чином, місцеві погодні
дані регулярно включаються в прогнози і забезпечують точний прогноз погоди на
наступний день.
Метеодрони надають надійні та безперервні погодні дані.
Крім того, вони є справді локальними, оскільки система метеодронів залишається
в одному місці протягом усього польоту. Профілі можна знімати навіть
безперервно, оскільки батареї метеодронів можна замінити і негайно розпочати
новий політ.
З моменту початку оперативних польотів дронів у 2016 році, кожен політ
Meteodrone повинен контролюватися пілотом. Важливим кроком на шляху до
загальнонаціонального розгортання безпілотників стала розробка Метеобази. Вона
уможливлює автономні вимірювання дронів, а також є "домом", звідки дрон злітає,
приземляється і заряджає батарею.
Як наземна станція, вона слугує локальною підтримкою для роботи
метеодронів. Вона служить елементом зв'язку між пілотом і дроном або працює як
елемент управління для автономних польотів дрона. Метеобаза складається з
центрального комп'ютера, який виконує різні завдання, пов'язані з експлуатацією,
контролем і обслуговуванням дрона, а також моніторингом і реєстрацією погодних
параметрів на майданчику.
Вона також включає в себе повну платформу для запуску і посадки, в тому
числі зарядну станцію, радіостанцію і наземну станцію, а також камери для
спостереження за безпосереднім оточенням боксу. Камери дають можливість
перевірити правильність посадки та візуально перевірити загальний стан
метеорологічного дрона. Крім того, станція включає внутрішній клімат-контроль
(опалення, кондиціонування) для забезпечення оптимальних кліматичних умов для
метеодронів, їх електричних компонентів та акумуляторів. База є водонепроникною
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
5
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
та снігозахищеною. Водостоки забезпечують відведення дощової води. Після
встановлення на місці Метеобаза залишається назавжди або до завершення
обмеженої в часі місії.
У 2017 році був розроблений і випробуваний в реальних умовах перший прототип
Meteobase. За допомогою Meteobase збір погодних даних може бути розширений в
майбутньому.
За допомогою Meteobase ми прагнемо до загальнонаціонального
використання безпілотників і хотіли б зробити свій внесок у значно точніші
прогнози погоди за допомогою автономних місій безпілотників. Наше бачення - це
мережа Meteobases для автоматизації та дистанційного керування
метеорологічними дронами. Зрештою, Meteobase дозволить одному пілоту
одночасно дистанційно керувати до 10 різними системами дронів: у будь-який час
і з будь-якого місця.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
6
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
1. МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ ПОГОДНІХ УМОВ
1.1 ДОППЛЕРІВСЬКИЙ РАДАР
Рисунок 1.1 – Доплерівський радар.
Доплерівський радар - це вікно, через яке метеорологи можуть спостерігати
за сильними штормами. Маючи 159 радіолокаційних веж по всій території США,
Національна метеорологічна служба NOAA має повне покриття континентальної
частини США і часткове покриття Аляски, Гавайських островів, Пуерто-Ріко і
Гуаму. Доплерівський радар виявляє всі види опадів, обертання грозових хмар,
уламки торнадо в повітрі, а також силу і напрямок вітру
1.2. СУПУТНИКОВІ ДАНІ
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
7
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 1.2 – Супутникові дані.
Метеорологічні супутники спостерігають за Землею з космосу, збираючи дані
спостережень, які аналізують наші вчені. NOAA використовує три типи
метеорологічних супутників. Полярні супутники обертаються навколо Землі
близько до поверхні, роблячи шість-сім детальних знімків на день. Геостаціонарні
супутники перебувають в одній і тій же точці Землі високо над поверхнею, роблячи
знімки всієї Землі з періодичністю кожні 30 секунд. Супутники далекого космосу
спрямовані до Сонця, щоб відстежувати потужні сонячні бурі та космічну погоду.
NOAA також використовує дані з супутників, якими керують інші агентства та
країни.
1.3. РАДІОЗОНДИ
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
8
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 1.3 – Радіозонд.
Радіозонди - наше основне джерело даних про повітряне середовище.
Щонайменше двічі на день радіозонди прив'язують до метеорологічних аеростатів
і запускають у 92 точках по всій території США. Під час двогодинної подорожі
радіозонд піднімається у верхні шари стратосфери, де щосекунди збирає та
надсилає дані про атмосферний тиск, температуру, відносну вологість, швидкість
та напрямок вітру. Під час негоди ми зазвичай запускаємо метеозонди частіше, щоб
зібрати додаткові дані про штормове середовище.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
9
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
1.4. АВТОМАТИЗОВАНІ СИСТЕМИ СПОСТЕРЕЖЕННЯ ЗА ПОВЕРХНЕЮ
Рисунок 1.4 – Автоматизовані системи сплстереження за поверхньою.
ASOS (автоматизовані системи спостереження за поверхнею Землі) постійно
відстежують погодні умови на поверхні Землі. Понад 900 станцій по всій території
США передають дані про стан неба, видимість поверхні, опади, температуру та
вітер до 12 разів на годину. Майже 10 000 волонтерів-спостерігачів NWS
Cooperative Observers збирають і надають нам додаткові дані про температуру,
снігопади та дощі. Дані спостережень, які збирає ASOS та волонтери, необхідні для
покращення прогнозів та попереджень.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
10
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
1.5. СУПЕРКОМП'ЮТЕРИ
Рисунок 1.5 – Суперкомп’ютери.
Оперативна суперкомп'ютерна система погоди і клімату NOAA (WCOSS) є
основою сучасного прогнозування. Завдяки обчислювальній потужності 5,78
петафлоп вона може обробляти квадрильйони обчислень за секунду. Наші
суперкомп'ютери майже в 6 мільйонів разів потужніші за звичайний настільний
комп'ютер. Дані спостережень, зібрані доплерівськими радарами, радіозондами,
метеорологічними супутниками, буями та іншими інструментами, вводяться в
комп'ютеризовані чисельні моделі прогнозування NWS. Моделі використовують
рівняння, а також нові та минулі погодні дані, щоб надати метеорологам
рекомендації щодо прогнозу.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
11
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
1.6. AWIPS
Рисунок 1.6 – AWIPS.
AWIPS (NOAA's Advanced Weather Information Processing System) - це
комп'ютерна система обробки даних, яка об'єднує дані з усіх попередніх
інструментів у графічний інтерфейс, який наші синоптики використовують для
аналізу даних, підготовки та випуску прогнозів, спостережень, попереджень. Ця
система використовує суперкомп'ютери NOAA для обробки даних з доплерівських
радарів, радіозондів, метеорологічних супутників, ASOS та інших джерел за
допомогою моделей і продуктів для прогнозування. Після того, як метеорологи
готують прогнози, AWIPS генерує погодні графіки та попередження про
небезпечні погодні явища. Все це допомагає нашим метеорологам створювати
більш точні прогнози і швидше, ніж будь-коли раніше.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
12
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2. ІСТОРІЯ ЗАСТОСУВАННЯ МЕТЕОДРОНІВ
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: 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.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
13
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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 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
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
14
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
15
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
3. МЕТЕОДРОНИ В СІЛЬСЬКОМУ ГОСПОДАРСТВІ
Рисунок 3.1 – Дрон в полі.
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. 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.
3.1 ЯК ДРОНИ УСПІШНО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ В 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
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
16
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
похвалу. Від посадки до збору врожаю дрон значно збільшує виробництво,
покращуючи його. Ось деякі з його корисних застосувань, які ведуть до успіху
сільськогосподарської галузі.
3.2 ПОСІВ БЕЗПІЛОТНИКАМИ
Посів безпілотниками - одна з найвідоміших функцій сільськогосподарських
дронів, яка допомагає виробництву. Замість звичайної ручної посадки, дрони
можуть зберігати і вистрілювати насіння в ґрунт, забезпечуючи його достатню
кількість для росту. Дрон підтримує датчики, які можуть допомогти фермеру
визначити, чи підходить земля для посіву дронами.
Традиційний метод посадки потребує багато часу, зусиль і додаткової робочої
сили; отже, розробка безпілотних технологій допоможе врахувати всі ці фактори.
Збільшення виробництва продуктів харчування може також означати збільшення
необхідних ресурсів. Однак з технологією дронів ці інвестиції можуть допомогти
звести до мінімуму витрати на збільшення ресурсів.
3.3 ЕФЕКТИВНЕ ВИКОРИСТАННЯ ЗЕМЛІ
Технологія дронів дозволяє фермерам максимально ефективно
використовувати кожну ділянку землі. Для галузі є складним завданням дістатися
до певних віддалених районів, щоб посіяти насіння. А оскільки деякі з них занадто
круті або небезпечні, дістатися до цих родючих земель може бути неможливо.
Технологія дронів та повітряний посів дозволяють фермерам отримати
доступ до цих важкодоступних ділянок. Фермери можуть ефективно
використовувати землю і вести там сільське господарство. Для цього їм не потрібно
сильно ризикувати, адже все, що їм потрібно зробити - це запустити дрон і виконати
автоматичну посадку.
3.4 ЦИФРОВИЙ МОНІТОРИНГ РОСЛИН
Відстеження стану рослин є життєво важливим для аграріїв. Перевірка
кожної рослини необхідна для того, щоб побачити ріст і потенційні проблеми, яким
потрібно протидіяти. А оскільки це завдання є трудомістким і може забирати багато
робочої сили та часу, фермери повинні зробити щось, щоб полегшити його
виконання.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
17
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Датчики дронів можуть забезпечити ефективний повітряний моніторинг, де
вони можуть швидко сканувати плантації і виявляти пошкоджені або загиблі посіви.
Вони також можуть впоратися з погодними змінами, які часто ускладнюють
виконання цього завдання.
У порівнянні з супутниковими знімками, дрони легше розгортати в будь-який
час. Завдяки камерам з роздільною здатністю 4k, дрони можуть надавати детальне
зображення ферми. Таким чином, вони допомагають аграріям миттєво отримувати
інформацію про стан плантацій та контролювати очікуваний врожай.
3.5 ОБПРИСКУВАННЯ ДРОНАМИ
Ще одне застосування дронів, яке приносить користь галузі, - це
автоматизоване обприскування. Це допомагає сільськогосподарським виробникам
краще контролювати обприскування водою та хімікатами. Оскільки дрони мають
чудові функції сканування, які можуть аналізувати землю і рослини, фермери
можуть використовувати дані для ефективного обприскування. Дрони також мають
можливість доступу до важкодоступних земель, що дозволяє обприскувати кожну
ділянку землі.
Крім того, використання дронів для обприскування в сільському господарстві
допомагає фермерам уникати використання ранцевих обприскувачів. Ручне
обприскування за допомогою нього часто є причиною ускладнень зі здоров'ям
фермерів. Таким чином, обприскування дронами знижує ризик роботи з хімікатами.
Крім того, дані з дронів допомагають краще аналізувати стан землі, що дозволяє
фермерам ефективно управляти використанням хімікатів.
3.6 НАГЛЯД ЗА СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИМИ УГІДДЯМИ
Ще одна чудова перевага дронів - це їхні камери, які можуть посилити
спостереження за сільськогосподарськими угіддями. Оскільки
сільськогосподарські угіддя мають велику площу, фермерам складно час від часу
здійснювати нагляд за ними. Встановлені під різними кутами камери також можуть
бути недостатніми через обмежений огляд. Але завдяки камерам з дронів фермери
можуть будь-коли розгорнути їх, щоб перевірити ферму. Якщо у керівництва ферми
є автономний дрон, вони можуть встановити графік польотів для виконання цього
завдання.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
18
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
19
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
4. АНАЛОГИ МЕТЕОДРОНІВ В СВІТІ
4.1 КОМПЛЕКТ DJI AGRAS T30 (ДРОН + АКУМУЛЯТОР + СИСТЕМА
РОЗКИДАННЯ + ЗАРЯДНИЙ ПРИСТРІЙ + ОБПРИСКУВАЧ ДЛЯ САДУ)
Рисунок 4.1 – DJI AGRAS T30.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
20
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 4.2 – Оприскувальна система.
-Дрон T30
-Зарядний пристрій T30 (з 2 кабелями змінного струму)
-Акумулятор T30
-Система розпилення T30
-Комплект для обприскування саду T30
Завдяки 30-літровому баку для розпилення, DJI Agras T30 піднімає
ефективність обприскування з повітря на нові висоти. Революційний корпус, що
трансформується, забезпечує більш ефективне обприскування, особливо для
фруктових дерев. Використовуючи рішення DJI для цифрового сільського
господарства, T30 допомагає зменшити використання добрив і підвищити
врожайність за допомогою ефективних, заснованих на даних передових практик.
-30-літровий бак для розпилення
-Сферична радарна система
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
21
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
-Захист від води та пилу за стандартом IP67
-Дві FPV-камери для моніторингу
-Висока точність роботи
-Хмарна платформа "Розумне сільське господарство
-Технологія націлювання на гілки для глибокого проникнення
Завдяки революційній технології націлювання на гілки та регульованим
штангам обприскувач Agras T30 проникає крізь товсті навіси за допомогою
похилого обприскування, забезпечуючи рівномірне внесення рідких пестицидів та
подвоєння кількості крапель. За допомогою хмарної платформи Smart Agriculture
Cloud Platform та хмарного картографування користувачі можуть керувати 3D
цифровим садом, що полегшує початок роботи з цифровим сільським
господарством.
16 розпилювачів забезпечують широке покриття з рівномірним розподілом,
сильним проникненням і винятковим запобіганням зсуву
Розташування 16 розпилювачів ще більше покращує проникнення крапель.
Вісім комплектів електромагнітних клапанів забезпечують незалежне регулювання
частоти обертання та почергове обприскування. Горизонтально розташований
шестициліндровий двоплунжерний насос з подвійним плунжером забезпечує
потужне обприскування та високу швидкість потоку до 8 літрів на хвилину.
40 акрів на годину
Оснащений великим 30-кілограмовим баком для розпилення, Agras T30 має
ширину розпилення 9 метрів та ефективність обприскування 40 акрів/год, що на
33,3% більше, ніж у попереднього покоління.
Усунення сліпих зон за допомогою сферичної радарної системи
Сферична радарна система розпізнає перешкоди та навколишнє середовище
за будь-яких умов, погодних умов та кутів огляду, незалежно від пилу та світлових
перешкод. Функції автоматичного ухилення від перешкод та адаптивного польоту
допомагають забезпечити безпеку під час експлуатації.
Дві FPV-камери для покращення обізнаності
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
22
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Оснащений двома FPV-камерами, Agras T30 забезпечує чіткий огляд спереду
і ззаду та дозволяє перевіряти стан польоту без необхідності розвертати літак
посеред польоту. А яскравий прожектор подвоює можливості нічного бачення
літака, створюючи більше можливостей для роботи вночі.
Призначений для тривалої експлуатації
Модуль управління Agras T30 має повністю закриту конструкцію для
додаткової довговічності. Всі критичні компоненти мають три рівні захисту і клас
захисту IP67. Ідеально підходить для тривалого використання пестицидів і добрив,
стійкий до пилу і корозії.
Гнучке складання для зручного транспортування
Agras T30 можна скласти на 80%, що полегшує його транспортування.
Механізм складання оснащений швидкозатискним замком, дублюючими
елементами та оповіщенням в додатку, що допомагає забезпечити безпечну роботу.
Автономна робота з оптимальним плануванням маршруту
Новий інтелектуальний режим прокладання маршруту самостійно планує
найкращий маршрут для кожної операції. Датчик показує залишок рідкого
корисного навантаження і розрахунковий час до дозаправки в режимі реального
часу, дозволяючи операторам досягти ідеального балансу між корисним
навантаженням і ресурсом акумулятора. Літак також підтримує автоматичне
підмітання країв для більшого покриття обприскування та полегшення роботи в
повітрі.
Надзвичайно яскравий екран для максимального контролю
Оновлений пульт дистанційного керування підтримує стабільну передачу
зображення на відстані до 5 км, що на 67% більше, ніж у попереднього покоління.
Яскравий 5,5-дюймовий екран забезпечує чітке зображення навіть у складних
умовах освітлення. Для підвищення продуктивності один пульт дистанційного
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
23
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
керування може керувати кількома дронами одночасно. Стандартний модуль
високоточного позиціонування RTK реалізує планування операцій на
сантиметровому рівні. Додаткові вдосконалення включають посилення сигналу,
захист від перешкод і стабільність роботи. Новий додаток DJI Agriculture забезпечує
безперебійну роботу користувача і більш інтуїтивно зрозуміле управління.
Два акумулятора + зарядний пристрій для безперервної роботи. 1,000
циклів для 4,942 акрів
Завдяки меншій кількості допоміжних компонентів Agras T30 легше
транспортувати. На нещодавно розроблений інтелектуальний акумулятор надається
гарантія на 1 000 зарядок і 4 942 акрів польоту; цей наддовгий термін служби значно
знижує експлуатаційні витрати. Зарядна станція та інтелектуальний зарядний
концентратор можуть повністю зарядити батарею за 10 хвилин, що забезпечує
безперервну роботу лише з двома батареями та одним зарядним пристроєм.
Стандартний захисний бокс допомагає забезпечити безпеку акумуляторів і зручне
зберігання обладнання.
Інтелектуальна польотна батарея DJI Agras T30
Інтелектуальна польотна батарея на 29 000 мАг має гарантію на 1000 циклів.
Він підтримує миттєву зарядку без необхідності охолодження, захист від залипання
на рівні друкованої плати, а також захист від води та корозії.
Інтелектуальна акумуляторна станція DJI Agras T30
Зарядна станція T30 забезпечує 7200 Вт зарядної потужності і може зарядити
батарею за 10 хвилин. Вона також має систему резервного живлення і підтримує
двоканальну почергову зарядку з адаптацією потужності і більш безпечною
роботою.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
24
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
4.2 X6-16 AGRICULTURAL PLANT PROTECTION UAV 16KG AGRICULTURE
MACHINERY SPRAYING DRONES
Рисунок 4.3 – X6-16.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
25
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 4.4 – Технічні характеристики.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
26
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Складане з'єднання
Дуже класичне складне з'єднання, зручне для транспортування, швидко
складається, покращує стійкість всієї стійки
Бак великої ємності
Легко вносити та виносити речовини, швидко змінювати речовини, легко
чистити внутрішню частину бака.
Система обприскування високого тиску з потужною потужністю X8
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.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
27
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
5. ЛІТАЛЬНА РОБОЧА УСТАНОВКА
5.1 3D ROBOTICS ARDUPILOT MEGA APM 2.6 FLIGHT CONTROLLER - SIDE
ENTRY PINS
Рисунок 5.1 – APM 2.6.
APM 2.6 - це повна система автопілота з відкритим вихідним кодом і
бестселер, який виграв престижний конкурс БПЛА Outback Challenge 2012 року.
Вона дозволяє користувачеві перетворити будь-який фіксований, гвинтокрилий або
мультироторний літальний апарат (навіть автомобілі та човни) на повністю
автономний транспортний засіб, здатний виконувати запрограмовані GPS-місії з
маршрутними точками.
Ця версія плати не має бортового компаса, який призначений для
транспортних засобів (особливо мультикоптерів і всюдиходів), де компас повинен
бути розміщений якомога далі від джерел живлення і двигунів, щоб уникнути
магнітних перешкод. APM 2.6 призначений для використання з GPS-приймачем
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
28
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
M6N uBlox з компасом (див. опцію нижче), щоб блок GPS/компас можна було
встановити подалі від джерел шуму.
Для повної автономності APM 2.6 вимагає GPS з вбудованим компасом або
зовнішнім модулем компаса. Якщо ви використовуєте APM 2.6 з модулем GPS, який
не має датчика компаса, ви повинні використовувати автономний зовнішній компас.
Ця нова система ArduPilot Mega 2.6 працює з модулем живлення з вбудованим
регулятором 5,3 В і датчиками струму і напруги для забезпечення чистого живлення
системи.
Що може контролювати плата APM?
APM 2.x (APM 2.6 і вище) більше не підтримується для Copter, Plane і Rover.
Останні збірки прошивок, які підходять для цієї плати: Copter 3.2.1, Plane 3.4.0 та
Rover 2.5.1.
-Мультиротори - APM: Copter (прошивка V3.2.1 або новіша)
-Літаки - APM:Plane (прошивка V3.2.1 або новіша)
-Гелікоптери - APM: Copter
-Ровери - APM: Rover
-Особливості
-Сумісний з Arduino!
-Бічні штифти для входу
Включає 3-осьовий гіроскоп, акселерометр та високопродуктивний барометр
Вбудований чіп Dataflash на 4 мегабайти для автоматичної реєстрації даних
Одна з перших систем автопілота з відкритим вихідним кодом, що
використовує акселерометр/гіроскоп Invensense MPU-6000 з кутом повороту 6 DoF
Датчик барометричного тиску модернізовано до MS5611-01BA03 від
Measurement Specialties
мікросхеми Atmel ATMEGA2560 та ATMEGA32U-2 для обробки даних та
функцій USB відповідно
Аксесуари:
-Модуль GPS/компас
-Телеметричний комплект
-Модуль живлення
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
29
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
5.2 ZOP POWER 11.1V 6000MAH 65C 3S LIPO BATTERY XT60 PLUG FOR
RC DRONE
Рисунок 5.2 – ZOP Power 11.1V.
Параметр акумулятора:
-Ємність: 6000mAh
-Розмір: 31 * 45 * 145 мм
-Штекер: XT60 Plug
-Швидкість безперервного розряду: 65C
-Вага: 416 г
-Кольори Стандартні кольори
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
30
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
5.3 ІНДИКАТОР ЗАРЯДУ 2S/3S/4S/5S 18650 LI-PO LI-ION LITHIUM BATTERY
CAPACITY INDICATOR WITH SHELL LED DISPLAY VOLTMETER POWER
TESTER - 5S 18V
Рисунок 5.3 – Індикатор заряду.
Індикатор ємності літієвої батареї.
Спосіб використання: підключіть позитивний і негативний порт дисплея до
позитивного і негативного порту перевіреної батареї, цифрова трубка
відображатиме кількість електроенергії батареї в реальному часі.
Колір дисплея: Контур: Червоний
Колір блоку: зелений / синій
Технічні характеристики:
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
31
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
1. коли напруга акумулятора перевищує N * 3,3 В, він буде висвітлювати кількість
електроенергії 1 блоку
(примітка: N представляє кількість акумулятора)
2. коли напруга акумулятора перевищує N * 3,5 В, він буде висвітлювати 2 блоки
кількості електроенергії
3. коли напруга акумулятора перевищує N * 3.7V, він буде висвітлювати кількість
електроенергії 3 блоків
4. коли напруга акумулятора перевищує N * 3.9V, він буде висвітлювати кількість
електроенергії 4 блоків
5. коли напруга акумулятора менше N * 3.3 В, дисплей 4 блоків буде вимкнено; він
представляє акумулятор менше 3.3 В, і ви можете зарядити акумулятор
Пакет включений:
1 x Панель індикатора ємності літієвої батареї
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
32
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
5.4 БЕЗКОЛЕКТОРНИЙ ДВИГУН SUNNYSKY SUNNYSKY X SERIES V3 X2220
V3 BRUSHLESS MOTORS 2200KV (V3 X2220 V3 BRUSHLESS MOTORS
2200KV)
Рисунок 5.4 – Безколекторний двигун.
Технічні характеристики:
-Діаметр статора: 22 мм
-Товщина статора: 20 мм
-Діаметр ротора: 27,7 мм
-Довжина корпусу: 38 мм
-Кількість слотів статора: 12
-Кількість полюсів ротора: 14
-Мотор KV: 2200
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
33
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
5.5 РЕГУЛЯТОР ШВИДКОСТІ SKYLINKER XXD HW30A (10797)
Рисунок 5.5 – Регулятор швидкості.
Технічні характеристики
-Вага: 25 г
-Розміри: 45 х 24 х 11 мм
-Споживана потужність: 5.6V - 16.8V (2-3 cells Li - Poly, або 5-12 cells Ni - MH Ni -
-MH / Ni - Cd батареї)
-Постійний струм: 30A (макс 40A менше 10 секунд)
Особливості
Функція безпечної потужності: незалежно від дроселя в будь-якому
положенні двигун не запускається відразу.
Функція дросельного калібрування: поліпшена дросельна лінійність відгуку,
плавність, ніжна на дотик, що впливає на якість і швидкість лінійної швидкості.
Режим захисту при низькій напрузі.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
34
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
5.6 FLYSKY FS-I6 I6 2.4G 6CH AFHDS RC RADIO TRANSMITTER WITHOUT
RECEIVER FOR FPV RC DRONE ENGINEERING VEHICLE BOAT ROBOT -
WITH COLOR BOX MODE 2 (LEFT HAND THROTTLE)
Рисунок 5.6 – FlySky FS I6.
Опис
-Торгова марка:FlySky
-Найменування товару Передавач FS-i6
-Тип Режим 1 з кольоровим блоком, Режим 2 з кольоровим блоком (опціонально)
-Канали 6 каналів
-Тип моделі Планер / вертоліт / літак
-Радіочастотний діапазон: 2.40-2.48 ГГц
-Смуга пропускання: 500KHz
-Діапазон: 142
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
35
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
-Радіочастотна потужність: Менше 20 дБм
-Система 2.4 ГГц: AFHDS 2A і AFHDS
-Тип коду: GFSK
-Чутливість: 1024
-Попередження про низьку напругу: Менше 4.2 В
-Порт DSC: PS2
-Вихід PPM
-Порт зарядного пристрою: Немає
-Довжина антени: 26 мм * 2 (подвійна антена)
-Вага передавача: 392 г
-Вага упаковки: 628 г
-Розмір передавача: 174x89x190мм
-Розмір упаковки: 23.5x21.2x10.6cm
-Живлення: 6V 1.5AA * 4 (не входить у комплект)
-Режим відображення: Трансфлективний STN позитивного типу, 128*64 точкова
матриця VA73*39мм, біле підсвічування.
-Он-лайн оновлення: Так
-Колір: Чорний
-Сертифікат: CE0678, FCC
-Пам'ять моделі: 20
-Діапазон контролю: 500m
Особливості
Працює в діапазоні частот від 2,405 до 2,475 ГГц. Цей діапазон розділений на
142 незалежних канали, кожна радіосистема використовує 16 різних каналів і 160
різних типів алгоритму стрибкоподібної зміни частоти.
Ця радіосистема використовує високоякісну багатоспрямовану антену з
високим коефіцієнтом підсилення, яка охоплює весь діапазон частот. У поєднанні з
високочутливим приймачем ця радіосистема гарантує безперешкодну передачу
радіосигналу на великі відстані.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
36
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Кожен передавач має унікальний ідентифікатор, при зв'язуванні з приймачем
приймач зберігає цей унікальний ідентифікатор і може приймати дані тільки від
унікального передавача, що дозволяє уникнути вибору сигналу іншого передавача
і значно підвищити перешкодозахищеність і безпеку.
Ця радіосистема використовує малопотужні електронні компоненти і
чутливий чіп приймача. Радіочастотна модуляція використовує переривчастий
сигнал, що ще більше знижує енергоспоживання.
Система AFHDS2A має функцію автоматичної ідентифікації, яка може
автоматично перемикати поточний режим між режимом одностороннього зв'язку та
режимом двостороннього зв'язку відповідно до потреб замовника.
AFHDS2A має вбудоване багатоканальне кодування та корекцію помилок, що
покращує стабільність зв'язку, зменшує коефіцієнт помилок та збільшує надійну
відстань передачі.
5.7 FLYSKY 2.4G 6CH FS-IA6B ПРИЙМАЧ PPM ВИХІД З ПОРТОМ IBUS - FS-
IA6B
Рисунок 5.7 – Приймач PPM.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
37
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Цей 6-канальний приймач FlySky FS-iA6B чудово працює з контролером
FlySky FS-i6. Цей компактний 6-канальний приймач чудово підходить для будь-якої
моделі, що використовує до 6 каналів, а дальність дії перевищує 500 метрів, що
дозволяє використовувати його для всіх, окрім найвимогливіших застосувань.
Приймач має торцеві роз'єми для акуратної установки в обмеженому просторі.
Вбудовані роз'єми дозволяють використовувати будь-який з додаткових
телеметричних датчиків FlySky. Подвійні антени забезпечують FS-iA6B відмінний
прийом і придушення перешкод. З легким кріпленням, компактними розмірами,
додатковою телеметрією і подвійними антенами!
Опис:
-Канал: 6
-Діапазон частот: 2.4055--2.475GHZ
-Ширина смуги Кількість: 140
-Потужність передачі: ≤ 20 дБм
-Чутливість радіочастотного приймача: -105 дБм
-Режим 2.4G: Друге покоління вдосконаленої версії автоматичної цифрової FM--
системи
-Кодування: GFSK
-Довжина антени: 26 мм * 2 (подвійна антена)
-Вхідна потужність: 4.0-6.5 В постійного струму
-Розмір: 47 x 26.2 x 15 мм
-Вага: 14.9 г
-Колір: чорний
-Інтерфейс i-Bus
-Інтерфейс збору даних
-Тип моделі Літак / Планер / Вертоліт
-Сумісний передавач: Сумісний з FS-i4, FS-i6, FS-i10, FS-GT2E, FS-GT2G
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
38
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
5.8 FPV АНТЕНИ ПАНЕЛЬНА 14 ДБ + КОНЮШИНА 7 ДБ ДЛЯ УПРАВЛІННЯ
КВАДРОКОПТЕРАМИ БПЛА 5,8 ГГЦ WAVLINK 14+7DBI PR-SMA
Рисунок 5.8 – FPV антени.
FPV антени панельна 14 дБ + конюшина 7 дБ для керування квадрокоптерами
БПЛА 5,8 ГГц WavLink 14+7dBi PR-SMA - дасть змогу стабільніше приймати або
передавати сигнал у системах бездротового передавання даних. Антени цього типу
застосовуються для систем FPV цифрового й аналогового відео на частотах 5,8 ГГц.
Комплект антен буде чудовим варіантом для використання з FPV-відео окулярами
та моніторами-приймачами. Особливістю моделі є наявність одразу двох антен
різної спрямованості, високий коефіцієнт посилення сигналу, хороша якість
використовуваних матеріалів і заводське виготовлення.
Комплект антени працює на загальній частоті 5,8 ГГц і містить у собі 2
різнопланові антени. Одна з антен спрямована (плоска, квадратна), при цьому має
посилення 14 dBi. Друга антена всеспрямована (грибоподібна), її посилення
становить 7 dBi. Грибоподібна антена має кругову поляризацію, структури типу
"конюшина", завдяки круговій поляризації антен структури типу "конюшина", ви
зможете приймати радіосигнал у русі без значних перешкод. Ця властивість антени
може бути корисною під час спостереження з дрона або квадрокоптера.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
39
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Антени можна використовувати як антени для стабілізації сигналу і,
відповідно, відображуваної картинки. Антени будуть чудовою заміною для
стандартних штирьових "антен", коефіцієнт посилення яких значно менший.
Обидві антени мають стандартний роз'єм під'єднання типу PR-SMA (внутрішнє
різьблення зі "штирком" у центрі), що найчастіше підходить до більшості сучасних
передавачів і приймачів. За необхідності отримання на кінці іншого типу роз'єму,
необхідно використовувати перехідники, які так само продаються в нашому
магазині.
Особливості
-Чудовий варіант для використання з FPV-відео окулярами і моніторами-
приймачами
-Дві різнопланові антени в комплекті, спрямована і всеспрямована
-Спрямована антена з посиленням до 14 dBi
-Всеспрямована (грибоподібна) антена з посиленням до 7 dBi
-Кріплення "м'якого" типу дає можливість обертати антену як завгодно
-Обидві антени мають роз'єм під'єднання PR-SMA (внутрішнє різьблення зі
"штирем" у центрі)
-Висока якість виготовлення, заводська збірка
Характеристики
-Робоча частота: 5,8 ГГц
-Діапазон смуги пропускання: 500 МГц (5,5 - 6,0 ГГц)
-Посилення (панельна антена): 14 dBi
-Посилення (грибоподібна антена): 7 dBi
-Тип антени (панельна антена): спрямована
-Тип антени (грибоподібна антена): всеспрямована
-Роз'єм підключення: PR-SMA (внутрішнє різьблення зі "штирьком" у центрі)
-Температура експлуатації: - 20°С ~ +50°С
-Матеріал: пластик
-Розмір (грибоподібна антена): 95 х 35 мм
-Розмір (панельна антена): 88 х 70 х 10 мм
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
40
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
5.9 РАМА КВАДРОКОПТЕРА F450
Рисунок 5.9 – Рама квадрокоптера F450.
Основні переваги:
-конструкція, що зарекомендувала себе роками
-міцні та легкі промені зі спеціального надміцного пластику
-на центральній пластині вже є розводка живлення, що дасть змогу уникнути зайвих
дротів
-мала вага (всього 282 гр)
-відстань між моторами - 450 мм
-корисне навантаження - 800-1600гр
Комплектація:
-промінь - 4шт
-верхня плата - 1шт
-нижня плата - 1шт
-набір гвинтів для складання
-пропелери
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
41
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
5.10 ПІДВІС ДЛЯ ДРОНА DJI ZENMUSE H20N
Рисунок 5.10 – Підвіс для дрона.
Ширококутна камера нічного бачення Сенсор Starlight: 2Мп Висока
продуктивність при низькому освітленні
-Зум-камера нічного бачення
-Сенсор Starlight: 4 Мп
-20× оптичний зум, 128× максимальний зум
-Деталізація при низькому освітленні
-Синхронізований зум на розділеному екрані
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
42
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
5.11 DUPONT КАБЕЛЬ 2.54ММ 30 СМ 1 P-1 P М-М
Рисунок 5.11 – DUPONT кабель 2.54 .
Опис
-Dupont Дюпон кабель мама-мама для Arduino 1 шт.
-для з'єднання між собою в електричний ланцюг різних модулів
-довжина 30 см
-сумісність з Arduino
-можливість роз'єднати провідники
-по обидва боки кабелю є конектори типу "мама" під штирові контакти з відстанню
-між контактами 2,54 мм
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
43
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
5.12 ПЗ ДЛЯ ПРОГРАМУВАННЯ ДРОНА
Рисунок 5.12 – Mission Planer.
Огляд Планувальника польотів
Mission Planner - це наземна станція керування для літаків, коптерів та
роверів. Він сумісний лише з Windows. Mission Planner можна використовувати як
утиліту для конфігурації або як додаток для динамічного керування вашим
автономним транспортним засобом. Ось лише кілька речей, які можна зробити за
допомогою Mission Planner:
-Завантажити прошивку (програмне забезпечення) в плату автопілота (наприклад,
серії Pixhawk), яка керує вашим транспортним засобом.
-Встановіть, налаштуйте та налаштуйте ваш транспортний засіб для оптимальної
продуктивності.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
44
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
-Плануйте, зберігайте та завантажуйте автономні місії в автопілот за допомогою
простого введення точок маршруту на картах Google або інших картах.
-Завантажуйте та аналізуйте журнали місій, створені вашим автопілотом.
-Підключіться до комп'ютерного симулятора польоту, щоб створити повноцінний
апаратний симулятор БПЛА.
-За допомогою відповідного телеметричного обладнання ви можете
-Відстежувати стан вашого апарату під час польоту.
-Записувати телеметричні журнали, які містять набагато більше інформації, ніж
журнали бортового автопілота.
-Переглядати та аналізувати журнали телеметрії.
-Керуйте автомобілем у режимі FPV (вид від першої особи)
Історія
Mission Planner - це безкоштовна програма з відкритим вихідним кодом, що
підтримується спільнотою, розроблена Майклом Оборном (Michael Oborne) для
проекту автопілота APM з відкритим вихідним кодом. Якщо ви хочете зробити
пожертву на розвиток Mission Planner, будь ласка, перейдіть за наступним
посиланням.
Натиснувши піктограму "Довідка" у верхній частині інтерфейсу
Планувальника місій, ви побачите екран із загальною інформацією про допомогу у
роботі з Планувальником місій. Кнопка "Перевірити наявність оновлень" дозволяє
перевірити наявність доступних оновлень для Планувальника місій вручну. Mission
Planner автоматично перевіряє наявність оновлень під час запуску і сповіщає вас,
якщо оновлення доступне. Будь ласка, завжди використовуйте найновішу версію
Планувальника місій, хоча немає необхідності перевіряти наявність оновлень
частіше, ніж під час запуску.
Кнопка "Перевірити наявність оновлень BETA" інсталює поточну версію
Планувальника місій, що перебуває в стадії розробки. Вона містить усі найновіші
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
45
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
функції та оновлення, але також може містити помилки, оскільки не пройшла
широкого тестування спільнотою.
У нижній частині екрана HELP знаходиться прапорець "Показувати вікно
консолі (перезапуск)" який вмикає вікно консолі під час роботи Планувальника
місій. Це вікно показує активність Планувальника місій і призначене, в основному,
для діагностики. Іноді воно показує цікаву інформацію. Щоб ця опція набула
чинності, потрібно перезапустити Планувальник місій.
Підтримка Планувальника місій надається спільнотою таких же
користувачів, як і ви. Вся документація створюється користувачами, які
добровільно присвячують їй свій час. Якщо у вас виникли запитання, спочатку
перегляньте зміст (у верхньому лівому куті кожної сторінки), щоб знайти тему, яка
може відповісти на ваше запитання. Потім спробуйте скористатися пошуком по
сайту. Якщо вам все ще потрібна допомога, зверніться на форуми спільноти. Там ви
знайдете доброзичливих користувачів, розробників і часто, навіть Майкл може
відповісти на ваші запитання.
Для програмування нашого дрону потрібно вибрати відповідну конструкцію.
Рисунок 5.13 – Вибір конструкції.
В нашому випадку це чотирьох пропелерний літальний апарат.
Також потрібно вибрати COM порт
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
46
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 5.14 – Вибір COM порта.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
47
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
6.1 МЕТЕОМОДУЛЬ ДЛЯ ДРОНА
6.1 ARDUINO NANO.
В якості експеременту, зробимо наш модуль на базі контролера Arduino Nano.
Рисунок 6.1 – Arduino Nano.
Опис
Arduino Nano - це невелика, повна і зручна для макетування плата на базі
ATmega328 (Arduino Nano 3.x). Вона має більш-менш таку ж функціональність, як
і Arduino Duemilanove, але в іншому корпусі. У ній відсутній лише роз'єм живлення
постійного струму, і вона працює з USB-кабелем Mini-B замість стандартного.
Технічні характеристики
-Мікроконтролер ATmega328
-Архітектура AVR
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
48
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
-Робоча напруга 5 В
-Флеш-пам'ять 32 Кб, з яких 2 Кб використовується завантажувачем
-SRAM 2 KB
-Тактова частота 16 МГц
-Аналоговий вхід 8 контактів
-EEPROM 1 KB
-Постійний струм на виводи вводу/виводу 40 мА (виводи вводу/виводу)
-Вхідна напруга 7-12В
-Цифровий ввід/вивід 22 (6 з яких ШІМ)
-ШІМ-вихід 6
-Енергоспоживання 19 мА
-Розмір друкованої плати 18 x 45 мм
-Вага 7 г
Рисунок 6.2 – Опис пінів.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
49
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
6.2 BME280 ТЕМПЕРАТУРА, ВОЛОГІСТЬ І ТИСК
Рисунок 6.3 – Arduino Nano.
Також в якості експеременту візьмемо датчик тиску, температури й вологості
BME 280, хоча для таких речей потрібно брати дорогі високоточні датчики.
BME280 від Bosch - це прецизійний датчик, який використовується в безлічі
застосувань, починаючи від моніторингу погоди і закінчуючи керуванням іграми та
вимірюванням висоти, де потрібна точність до декількох футів.
Вимірювання температури
BME280 може вимірювати температуру в діапазоні від -40°C до 85°C. У
діапазоні температур від 0 до 65°C точність становить ±1,0°C; за межами цього
діапазону точність падає до ±1,5°C.
Це вимірювання температури використовується для внутрішнього
калібрування датчиків тиску та вологості. Оскільки датчик самонагрівається,
виміряна температура зазвичай трохи вища за фактичну. Якщо це критично для
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
50
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
вашого проекту, порівняйте виміряну температуру з фактичною і за потреби
застосуйте зміщення.
Вимірювання вологості
BME280 може вимірювати відносну вологість в діапазоні від 0 до 100% з
точністю ±3%.
Згідно з технічним паспортом, датчик може вимірювати до 100% вологості в
діапазоні температур від 0 до 60°C. Однак максимальна вимірювана вологість
зменшується при дуже високих і низьких температурах.
Вимірювання тиску
BME280 може вимірювати тиск в діапазоні від 300 до 1100 гПа з абсолютною
точністю ±1 гПа.
У діапазоні температур від 0 до 65°C досягається повна точність, що
призводить до точності вимірювання висоти приблизно ±1 метр. За межами цього
діапазону точність падає до 1,7 гПа.
Обчислення висоти / підйому
BME280 може вимірювати тиск з такою точністю (шум на малій висоті 0,25
м), що його також можна використовувати як висотомір з точністю ±1 метр.
Перш ніж продовжити, важливо зрозуміти різницю між абсолютною та
відносною висотою. Термін "абсолютна висота" означає висоту над рівнем моря
(MSL), тоді як "відносна висота" означає висоту над рівнем землі (AGL).
BME280 не може безпосередньо вимірювати висоту, але може оцінити її,
використовуючи показники тиску. Оскільки BME280 дуже добре вимірює тиск, він
може точно розрахувати відносну висоту. Наприклад, якщо ви знаєте висоту
предмета, що стоїть на столі, і перемістите його на підлогу, BME280 покаже
зменшення висоти на 2 фути.
-Вхідна напруга 3.3В - 5В
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
51
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
-Струм споживання 1 мА (тип.) і 5 мкА (холостий хід)
-Температура від -40°C до 85°C (точність ±1.0°C)
-Вологість від 0 до 100% RH (точність ±3%)
-Тиск від 300 до 1100 гПа (точність ±1 гПа)
-Висота над рівнем моря від 0 до 30 000 футів (точність ±1 м)
6.3 BLUETOOTH МОДУЛЬ HC-06 4PIN RS232 TTL ДЛЯ ARDUINO
Також нам потрібні засоби виведення інформації. Нам немає сенсу
встановлювати LCD екран так, як ми не зможемо з нього отримати дані, нам
потрібен засіб який буде передавати інформацію на відстані.
Рисунок 6.4 – Arduino Nano.
Bluetooth модуль для підключення Arduino до інших пристроїв по bluetooth і
обміну даними. Модуль працює в пасивному режимі, тобто потрібно задати пошук
на керуючому (Master) пристрої, знайти пристрій, після цього в Майстер-пристрої
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
52
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
з'явиться послідовний порт, все що буде послано в нього з'явиться на Arduino, і
навпаки, все що пошле Arduino буде прийнято на комп'ютері. Якщо необхідно,
можна підлаштувати параметри модуля за допомогою АТ команд.
Модуль сумісний з будь-якими Bluetooth-пристроями, будь це ноутбук,
планшет, телефон, звичайний блютус адаптер, периферійний пристрій датчика,
робота або цілої системи управління.
Крім традиційний цілей, відмінно підійде для передачі даних з різних
пристроїв зчитування інформації, вимірювальних пристроїв, систем навігації GPS,
промислових систем управління і не тільки.
-Стандарт: Bluetooth V2.0 + EDR
-Робоча напруга: 3.3 В
-Настроюється швидкість передачі. Стандартні настройки: 9600, 8, 1, n
-Радіус роботи: до 10 м
-Вбудована антена
-Розмір модуля: 4.3 х 1.6 х 0.7 см
7. МОДЕЛЬ СХЕМИ
7.1 СТРУКТУРНА СХЕМА
Рисунок 7.1 – Структурна схема.
Рисунок 7.2 – Схема модуля.
8. ПРОГРАМНИЙ КОД
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
53
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
ВИСНОВКИ
Використання дронів для збору погодних даних є значним кроком вперед
порівняно з традиційними методами збору даних. Метеорологічні дрони є більш
маневреними, можуть витримувати різкі зміни вітру і, таким чином, краще
пристосовані для збору вертикальних даних. За допомогою метеорологічних дронів
також можна проводити вимірювання поблизу будівель і споруд у міському
середовищі або у відкритому морі. Таким чином, точність моделей прогнозу погоди
значно підвищується завдяки надходженню даних в реальному часі. Завдяки цим
більш точним моделям метеорологи зможуть надавати набагато точніші,
гіперлокальні прогнози і поточні прогнози. Використання точних прогнозів є
особливо важливим для управління повітряним рухом в аеропортах або для
попередження про торнадо чи ураганів на ранній стадії. Крім того, дані з
граничного шару використовуються для збору даних, досліджень зміни клімату і
багатьох інших застосувань.
Вимірювання з метеорологічних дронів можуть допомогти оцінити поточні
погодні моделі, а також проаналізувати і виправити прогнозні моделі за допомогою
потоку даних у реальному часі. Це можна зробити лише за допомогою більшої
кількості даних з більшої кількості рівнів прикордонного шару цілої країни і,
можливо, світу.
Поєднання даних з метеорологічних дронів з даними місцевих погодних
моделей призводить до більш точних прогнозів погоди для місцевих
метеорологічних служб.
Цей гіперлокальний прогноз може мати вирішальне значення, особливо в
аеропортах. За допомогою найточніших погодних даних можна краще планувати
зліт і посадку всіх рейсів. Наприклад, можна розрахувати час, необхідний для
очищення поверхні літака від льоду перед зльотом.
Метеорологічні дрони можуть збирати дані про температуру, вологість,
атмосферний тиск, швидкість і напрямок вітру різними способами. Один із
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
54
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
способів - за допомогою датчиків температури, вологості або атмосферного тиску,
прикріплених безпосередньо до дрона.
Іншу можливість для збору даних пропонують так звані дропсони. Оснащені
парашутом, вони скидаються з великої висоти і спускаються вертикально через
пограничний шар. Таким чином, метеорологічні дрони збирають дані на всьому
шляху вниз.
Візуальна, включаючи фото і відео, також пропонує спосіб збору даних з
пограничного шару.
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
55
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Elston J., Argrow B., Stachura M., Weibel D., Lawrence D., Pope D. Overview of
small fixed-wing unmanned aircraft for meteorological sampling // Journal of
Atmospheric and Oceanic Technology. — 2015. — Vol. 32. — P. (огляд).
atmos.albany.edu
2. Dumas E. J., Lee T. R., Buban M. S., Baker C. B. Small Unmanned Aircraft System
(sUAS) measurements during VORTEX-SE: NOAA Technical Memorandum
OAR-ARL-273. — NOAA/ARL; 2016. repository.library.noaa.gov
3. Matese A., Di Gennaro S. F. Practical applications of a multisensor UAV platform
in precision agriculture // Agriculture (MDPI). — 2018. — Vol. 8. — Article 116.
MDPI
4. Deng L., Ye S., Zhang Y., et al. UAV-based multispectral remote sensing for
precision agriculture: a review // Computers and Electronics in Agriculture. —
2018. — Vol. (огляд). ScienceDirect
5. Jacob J. D., et al. Considerations for atmospheric measurements with small
unmanned aircraft // Atmosphere. — 2018. — Vol. 9. — Article 252. MDPI
6. Prudden S., et al. Measuring wind with small unmanned aircraft systems //
Atmospheric Measurement Techniques (або інший профільний журнал). —
2018. ScienceDirect
7. Barbieri L., et al. Intercomparison of Small Unmanned Aircraft System (sUAS)
meteorological measurements: оцінка платформ і сенсорів // Sensors. — 2019.
PMC
8. Lu S. J., et al. Investigating the role of meteorological factors using lightweight
UAV measurements (PM2.5 та синхронні метеопараметри) // Aerosol and Air
Quality Research. — 2019. Aerosol and Air Quality Research
9. World Meteorological Organization. Guide to Instruments and Methods of
Observation (WMO-No.8). — 2018 (попереднє/оновлене видання) — розділи
щодо стандартів інструментів та вимірювань. World Meteorological
Organization+1
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
56
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
10. Srivastava S. K., et al. Drone-based environmental monitoring and image analysis:
огляд застосувань у ландшафтному/лісовому та сільському моніторингу //
Sensors. — 2022. era.dpi.qld.gov.au
11. Xu R., et al. A novel methodology to obtain ambient temperatures using multi-
rotor UAV // Journal / Conference — 2022. (методологія корекції
температурних вимірювань від UAV). ScienceDirect
12. (AIAA) Sensor Suite Development for a Weather UAV / конференційний звіт
AIAA — 2015 (розробка набору метеорологічних датчиків для UAV).
arc.aiaa.org
13. «Mini-UAV Based Sensory System for Measuring Environmental Variables in
Greenhouses» — Joossen G., Barrientos A., et al. // стаття (greenhouse/UAV
sensory platform) — 2015. ResearchGate
14. Design and implementation of atmospheric multi-parameter sensor for UAV-based
aerosol distribution detection // ResearchGate / конференційний матеріал —
(розробка легкого багатопараметричного датчика для UAV). — 2017.
ResearchGate
15. Guzman M., et al. (ред.). Special Issue: Atmospheric Measurements with
Unmanned Aerial Systems — збірка статей (MDPI / 2020) — корисна колекція
досліджень по UAS-атмосферним вимірюванням. ResearchGate
16. Balestrieri E., et al. Sensors and measurements for unmanned systems: роль
сенсорів у забезпеченні вимірювань для безпілотних платформ // Sensors
(огляд). — 2021. PMC
17. Fikri M. R., et al. A review of implementation and challenges of unmanned systems
in agriculture (arXiv/препринт) — 2021–2023 (корисне фонова оглядова
література до 2022). arXiv
18. Practical reports on thermal camera optimization for UAV in precision agriculture
— Wan Q., et al. (GFZ / 2024 — примітка: якщо потрібні аналоги до 2022 —
див. попередні дослідження 2017–2021 щодо UAV-теплової зйомки).
gfzpublic.gfz.de
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
57
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
19. Research on UAV-mounted HOBO sensors and comparisons with
radiosonde/маніпуляції: Lu S. J., et al. (2019) — досвід польових кампаній із
сUAS-метеорологією. Aerosol and Air Quality Research
20. Огляд/монографії з прикладної агрометеорології та дистанційного зондування
для агросектору (підручники, розділи): добірка стандартних видань та розділів WMO/FAO
по агрометеорології (до 2022) — корисні джерела стандартних методик.
21. https://inmaks.net
22. https://evo.net.ua
23. https://store.arduino.cc
24. https://uamper.com
25. https://ardupilot.org
26. https://q-techno.com.ua
27. https://rccopter.ru
28. https://www.banggood.com
29. https://beegreen.com.ua
30. https://www.itbox.ua
31. https://www.flyingtech.co.uk
32. https://ts2.shop
33. https://www.zenadrone.com
34. https://en.wikipedia.org
35. https://www.noaa.gov
36. https://www.washingtonpost.com
37. https://www.droneblog.com
38. https://dronelegends.com
39. https://www.meteomatics.com
Лист
ЧДТУ.231950.001 ПЗ
58
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата