در قلمرو وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (پهپادها) که معمولاً به عنوان هواپیماهای بدون سرنشین شناخته می شوند، GPS از دیرباز به عنوان یک فناوری سنگ بنا در نظر گرفته شده است. این قابلیت موقعیت یابی و ناوبری دقیق را فراهم می کند و پهپادها را قادر می سازد با درجه بالایی از دقت و استقلال پرواز کنند. با این حال، سوالی که اغلب مطرح می شود این است که آیا یک پهپاد می تواند بدون GPS پرواز کند؟ به عنوان یک تامین کننده پهپاد، من عمیقاً به این موضوع پرداخته ام و در این وبلاگ، بینش خود را به اشتراک خواهم گذاشت.
نقش GPS در پرواز پهپاد
GPS یا سیستم موقعیت یاب جهانی، یک سیستم ناوبری مبتنی بر ماهواره است که به پهپادها اجازه می دهد مکان دقیق خود را بر روی سطح زمین تعیین کنند. این اطلاعات برای عملکردهای مختلف پرواز بسیار مهم است. به عنوان مثال، ناوبری در ایستگاه بین راهی را فعال می کند، جایی که یک پهپاد می تواند یک مسیر پروازی از قبل برنامه ریزی شده را از یک نقطه به نقطه دیگر دنبال کند. همچنین از عملکردهایی مانند بازگشت به خانه پشتیبانی می کند و اطمینان می دهد که پهپاد می تواند با خیال راحت به نقطه پرتاب خود در صورت از دست دادن سیگنال یا باتری کم برگردد.
علاوه بر این، GPS داده های ارتفاع را ارائه می دهد که برای حفظ یک پرواز پایدار ضروری است. با دانستن ارتفاع خود، یک پهپاد میتواند از موانع دوری کند و در ارتفاع ثابت پرواز کند، چه برای عکسبرداری هوایی، چه نقشه برداری و چه برای کارهای تحویل.
موقعیت هایی که ممکن است GPS در دسترس نباشد
چندین سناریو وجود دارد که ممکن است GPS در دسترس یا قابل اعتماد نباشد. یکی از موقعیتهای رایج در درههای شهری است، جایی که ساختمانهای بلند میتوانند سیگنالهای ماهوارهای را مسدود کنند که منجر به موقعیتیابی نادرست میشود. به طور مشابه، در جنگلهای انبوه یا محیطهای سرپوشیده، سیگنالهای GPS میتوانند به شدت ضعیف شده یا به طور کامل مسدود شوند.
نگرانی دیگر پارازیت یا جعل GPS است. عوامل مخرب می توانند از دستگاه های پارازیت برای اختلال در سیگنال های GPS استفاده کنند و آنها را بی فایده کنند. از سوی دیگر، جعل شامل ارسال سیگنالهای نادرست GPS برای گمراهکردن پهپاد است که میتواند خطر امنیتی قابلتوجهی بهویژه برای کاربردهای نظامی و زیرساختهای حیاتی باشد.
جایگزین های GPS برای پرواز پهپاد
با وجود اهمیت GPS، امکان پرواز پهپادها بدون آن وجود دارد. در اینجا چند فناوری جایگزین وجود دارد که می توان از آنها استفاده کرد:
واحدهای اندازه گیری اینرسی (IMU)
IMU ها حسگرهایی هستند که شتاب، سرعت زاویه ای و گاهی اوقات میدان مغناطیسی را اندازه گیری می کنند. آنها می توانند اطلاعاتی در مورد جهت گیری و حرکت پهپاد ارائه دهند. با ادغام داده های شتاب در طول زمان، پهپاد می تواند موقعیت خود را نسبت به نقطه شروع خود تخمین بزند. با این حال، IMU ها در طول زمان در معرض رانش قرار می گیرند، به این معنی که تخمین موقعیت با پیشرفت پرواز کمتر دقیق می شود. برای کاهش این امر، IMU ها اغلب با سنسورهای دیگر ترکیب می شوند.
چشم انداز - ناوبری مبتنی بر
سیستم های ناوبری مبتنی بر دید از دوربین ها برای درک محیط استفاده می کنند. با تجزیه و تحلیل ویژگی های بصری در تصاویر، پهپاد می تواند موقعیت و جهت گیری خود را تخمین بزند. به عنوان مثال، حسگرهای جریان نوری می توانند حرکت زمین را نسبت به پهپاد اندازه گیری کنند که می توان از آن برای کنترل سرعت و ارتفاع آن استفاده کرد. دوربینهای استریو میتوانند اطلاعات عمقی را ارائه دهند و به پهپاد اجازه میدهند موانع را شناسایی کرده و از آن اجتناب کنند.
یکی از مزایای ناوبری مبتنی بر دید این است که می تواند در محیط های فاقد GPS کار کند. با این حال، محدودیت هایی نیز دارد. سنسورهای بینایی تحت تأثیر شرایط نوری قرار میگیرند و پردازش دادههای بصری میتواند محاسباتی فشرده باشد، که ممکن است به رایانههای قدرتمند داخلی نیاز داشته باشد.
لیدار
Lidar یا تشخیص نور و محدوده، یک فناوری سنجش از راه دور است که از نور لیزر برای اندازه گیری فواصل استفاده می کند. می تواند یک نقشه سه بعدی از محیط اطراف ایجاد کند که برای تشخیص موانع و ناوبری مفید است. سنسورهای لیدار دقت بالایی دارند و می توانند در شرایط نوری مختلف کار کنند. آنها اغلب در وسایل نقلیه خودران و پهپادهای پیشرفته برای نقشه برداری و نقشه برداری استفاده می شوند.
پهپادها و GPS ما - پرواز مستقل
به عنوان یک تامین کننده پهپاد، ما اهمیت ارائه راه حل هایی را درک می کنیم که می توانند در محیط های مختلف عمل کنند. به همین دلیل است که بسیاری از پهپادهای ما به فناوری های ناوبری جایگزین مجهز هستند.
مثلا مادوربین دوگانه گیمبال با سنسور برای پهپادنه تنها برای تصویربرداری هوایی با کیفیت بالا طراحی شده است، بلکه از ناوبری مبتنی بر بینایی نیز پشتیبانی می کند. سنسورهای دوگانه می توانند تصاویر بصری و حرارتی را ثبت کنند که می تواند برای ناوبری و همچنین برای برنامه های خاص مانند جستجو و نجات استفاده شود.
ماپهپاد کنترل از راه دور صفحه نمایشمحصول دیگری است که انعطاف پذیری در پرواز را ارائه می دهد. می توان آن را با استفاده از کنترل از راه دور صفحه نمایش به صورت دستی کنترل کرد و همچنین دارای IMU داخلی و حسگرهای بینایی برای ارائه قابلیت های ناوبری اولیه حتی بدون GPS است.
راپهپاد گشتی با تصویربرداری حرارتیمجهز به حسگرهای لیدار برای تشخیص و ناوبری موانع است. این آن را برای گشت زنی در مناطقی که GPS ممکن است قابل اعتماد نباشد، مانند سایت های صنعتی یا تاسیسات بزرگ در فضای باز، مناسب می کند.
مزایای GPS - پهپادهای مستقل
پهپادهایی که می توانند بدون جی پی اس پرواز کنند چندین مزیت دارند. اولا، آنها امنیت و قابلیت اطمینان عملیات را افزایش می دهند. در مواقعی که GPS مسدود یا جعل شده است، این پهپادها همچنان می توانند کار کنند و اطمینان حاصل کنند که وظایف حیاتی مختل نمی شوند.
ثانیاً، پهپادهای مستقل GPS می توانند به مناطقی که سیگنال های GPS ضعیف یا در دسترس نیستند دسترسی داشته باشند. این گستره کاربردها مانند بازرسی های داخلی، بررسی های زیرزمینی و عملیات در دره های شهری را گسترش می دهد.
در نهایت، آنها یک لایه اضافی از افزونگی را فراهم می کنند. با ترکیب چندین فناوری ناوبری، قابلیت اطمینان کلی پهپاد بهبود مییابد و خطر خرابی ناشی از یک نقطه خرابی را کاهش میدهد.
برای تهیه پهپاد با ما تماس بگیرید
اگر علاقه مند به خرید پهپادهایی هستید که می توانند بدون GPS پرواز کنند یا در مورد محصولات ما سؤالی دارید، خوشحال می شویم که از شما بشنویم. تیم کارشناسان ما می توانند اطلاعات دقیقی در مورد ویژگی ها و قابلیت های پهپادهای ما ارائه دهند و به شما در انتخاب راه حل مناسب برای نیازهای خاص خود کمک کنند. چه در زمینه کشاورزی، ساخت و ساز، امنیت یا هر صنعت دیگری فعالیت کنید، پهپادهای ما می توانند عملکرد و قابلیت اطمینان مورد نیاز شما را ارائه دهند.
مراجع
- Elkaim, GH, & Ploen, SR (2005). ناوبری و کنترل وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین. اسپرینگر.
- Valenti، RG، Dryanovski، I.، & Xiao، J. (2015). بررسی تکنیک های برآورد نگرش برای ربات های موبایل. IEEE Transactions on Robotics، 31(1)، 1 - 20.
- Sukkarie, S., & Durrant - Whyte, HF (2001). چشم انداز - کمک ناوبری برای وسایل نقلیه هوایی خودمختار. IEEE Transactions on Robotics and Automation، 17(2)، 138 - 152.