Система навигации в помещении

Ультразвуковая локальная система навигации решает задачу определения местоположения беспилотного летательного аппарата, в том числе и в помещениях, где сигналы спутниковых систем навигации недоступны.

Система позволяет создать «GPS в помещении», в которой роль спутников играют ультразвуковые излучатели, управляемые стационарным модулем. Разместив в заданных точках 4 излучателя-маяка, можно создать область, внутри которой несколько квадрокоптеров смогут определить свое местоположение и одновременно выполнять автономные полеты по заданным программам.

Плата системы навигации в помещении с OLED-дисплеем

Как работает

Измеряя время прохождения сигнала от маяка до летательного аппарата и зная скорость распространения сигнала, можно определить расстояния от летательного аппарата до маяков. Если известны расстояния до трех маяков, местоположение летательного аппарата определяется как точка пересечения трех сфер, центры которых находятся в точках расположения маяков, а радиусы равны расстояниям от маяка до летательного аппарата.

В нашей системе в роли маяков выступают ультразвуковые излучатели. Сигналы излучателей принимают два микрофона, расположенных на плате модуля навигации. Поскольку микрофоны установлены на плате сверху, излучатели всегда должны быть выше квадрокоптера, чтобы сигнал достигал микрофона. Чтобы определить свое местоположение, квадрокоптеру необходимо одновременно принять сигналы как минимум от трех маяков. Четвертый маяк повышает точность определения координат. Кроме того, при необходимости, любой из четырех маяков выступает в роли резервного, поддерживая работоспособность системы при отказе одного из маяков.

Оптимальным является расположение маяков на высоте 3,5 м в вершинах квадрата 5х5 м. Учитывая зависимость скорости звука от температуры воздуха, для получения наилучших результатов позиционирования, рекомендуется использовать систему при температуре 20±5 градусов.

Основные характеристики ультразвуковой локальной системы навигации

Максимальный охват: 10х10х4 м
Частота обновления данных до 100 Гц

Определяемые данные:

• Координаты по 3 осям с точностью ±2 см в горизонтальной плоскости и ±5 см по высоте
• Скорость перемещения по 3 осям с точностью до 1 см/с в любом направлении
• Направление в горизонтальной плоскости с точностью до 15 градусов