Двигатели дронов


Дроны: купить или сделать свой?

Дрон – беспилотный летательный аппарат (БПЛА), изначальная функция которого – военная, в том числе шпионаж. Сейчас модернизированную версию используют в сфере науки, развлечений и бизнеса. Гражданскую версию дронов часто называют «коптер», от английского «helicopter» — вертолет. Название обусловлено тем, что движущим механизмом дрона являются моторы с лопастями. Дроны оснащены видеокамерой, позволяющей транслировать видео местности в режиме онлайн.

Конструкция дронов: общая база

Несмотря на разнообразие моделей, форм и размеров, базовая конструкция коптеров схожа для всех устройств:

  1. Центральная платформа — основа БПЛА, часть каркаса всего устройства, к которой крепится все остальное: лучи, карданная подвеска, камера, пропеллеры.
  2. Луч — другая часть каркаса; «палка» или, по-другому, «рука», на которой закреплен пропеллер.
  3. Карданная подвеска/шарнир — крепление-стабилизатор для камеры, зачастую расположенное внизу центральной платформы. В некоторых моделях камера установлена сверху.
  4. FPV-камера — камера, предназначенная для онлайн-трансляции видео, буквально – «от первого лица». Этот тип камеры не предназначен для съемки, она может только транслировать изображение.
  5. Регуляторы поворотов электродвигателей.
  6. Двигатели.

Заказ деталей в интернете

Заказать детали для самостоятельной сборки дрона можно в интернете. Есть множество сайтов, в том числе китайских, проверенных не одним пользователем. Примеры: hobbyking.com, avionix.ru, rctimer.com. В процессе заказа нет ничего сложного, большинство сайтов переведены на английский или изначально на нем, а тот же hobbyking пару лет назад добавил и русский.

Варианта три:

  1. Читать статьи и рекомендации, подбирать детали самому.
  2. Найти готовый список в сети и заказать сразу весь.
  3. Приобрести готовый набор для сборки.

Для тех, кто вообще впервые сталкивается с коптерами, второй и третий варианты намного оптимальнее, так как в деталях можно легко запутаться, что может привести к проблемам в сборке.  Рассмотрим второй вариант.

«Собери сам»: список деталей

Важный момент: детали разных фирм могут отличаться характеристиками, существует множество вариаций сборки. Ниже представлен сборный список, предназначенный для начинающих. Позже вы сами научитесь ориентироваться в нюансах и выбирать комплектующие, основываясь на собственном опыте.

  1. Рама. Состоит из лучей и центральной платформы. Основные характеристики, на которые следует ориентироваться: вместительность, вес, прочность.
  2. Ноги. Они нужны для того, чтобы сажать дрон, не повреждая винты и подвес.
  3. Моторы. Так как зачастую собирают модели с четырьмя лучами, моторы тоже понадобятся в количестве четырех штук.
  4. Регулятор – плата запуска моторов ESC 30A, подбирать под их количество.
  5. Пропеллеры. Брать лучше 1045 (10 дюймов, шаг – 4,5 см).
  6. Полетный контроллер. Для новичков подойдет контроллер Naza-lite, более профессиональные модели сложнее в управлении.
  7. Аккумулятор – одна из самых важных деталей. От него зависит длительность полета. Количество: 2 шт. Лучше брать одинаковые для дрона и пульта, чтобы в случае чего можно было поменять местами.
  8. Зарядка для аккумулятора.
  9. Блок питания для зарядки.
  10. Индикатор напряжения. Он показывает состояние аккумулятора и подает сигнал, когда заряд опускается ниже заданного значения, чтобы вы успели посадить устройство.
  11. Радиоаппаратура для управления: пульт и приемник.
  12. Коммутационная плата. Нужна для разведения питания моторов.
  13. Разъемы:
  • XT60 – для подключения аккумулятора к мотору.
  • Бананы – разъемы между мотором и регулятором.
  1. Термоусадка или изолента.
  2. Винты М2х10 или М3х10.
  3. Провода 16-AWG, до 30 Ампер. Могут пригодиться для удлинения проводов регуляторов.
  4. AVR ISP Программатор для платы.
  5. Кабели Servo Extention.
  6. Подвес для камеры.
  7. Камера.

Имея достаточно опыта, раму и ноги можно изготовить самому. Материалы для рамы можно брать любые, начиная от деревянных линеек и заканчивая пластиковыми или алюминиевыми трубами. Те же материалы подойдут и для ног. Лучше делать длиннее стандартных магазинных, так как существует возможность ударить камеру при посадке.

Процесс сборки и программирование

Когда рама готова, в лучи продеваются провода с регуляторами, берется толстый провод, по 2 куска двух цветов, длина – 5-7см. Зачистка на концах и в середине примерно по 5 мм, после чего идет спайка крест-накрест. На выходе получаются кресты в количестве двух штук, красный и черный. К красным крестам припаивают красные концы от всех регуляторов, изолируют, повторяют процесс с черным крестом.

Всю конструкцию помещают в центр рамы дрона. Отрезается еще по части толстого провода, чтобы припаять к перекрестьям. После всего концы проводят наверх через центр рамы и изолируют место спайки. Паять нужно аккуратно, оставляя большую площадь контакта. На выведенные наверх провода надевается термоусадка и припаивается ХТ60.

Далее к раме крепятся моторы. В отверстие в раме продеваются провода от мотора и припаиваются к регуляторам. Термоусадка надевается перед пайкой, но на данном этапе не усаживается до проверки вращения моторов – может понадобиться сменить их направление (поменять местами любые 2 провода).

Следом настраиваются регуляторы и моторы: подключить к ресиверу, включить передатчик и подключить аккумулятор к ХТ60. Когда регулятор подаст сигнал, необходимо дать старт дрону. Медленно, это всего лишь процесс настройки. Важно, чтобы два противоположных мотора вращались в одном направлении, а два соседних – в разных.

Следующим этапом идет установка платы. Она находится в мягком корпусе, ее нужно перевернуть и установить обратно, а затем закрепить корпус с платой на раме, лучше всего с помощью клея. Стрелка должна смотреть между моторами 1 и 2, она указывает направление полета. К одному из лучей крепится ресивер радиоаппаратуры. Не все регуляторы могут дотянуться до платы, для этого подключаем Servo Extention. Моторы подключаются к разъемам М1-М4, каналы ресивера – к плате. Завершающим этапом сборки является крепление батареи  и настройка платы.

Прошивка осуществляется через AVR ISP программатор, подключается он к плате. Программы прошивок существуют в огромном количестве, как вариант — Quadrocopter Firmware flash, и еще понадобится софт (например, KKmulticopter Flash). После отключения от программатора выполняется настройка по инструкции.

Технические характеристики дрона

ТТХ зависит от комплектующих при сборке, поэтому приведенный вариант можно считать приблизительным.

  1. Радиус действия радиоканала – до 15 км.
  2. Дальность полета – 10 км.
  3. Скорость: 60 – 120 км/час.
  4. Тип двигателя: электрический.
  5. Взлет/посадка: вертикально.
  6. Взлетный вес: 1,5 – 8кг.
  7. Навигация: GPS.
  8. Диапазон температуры работы: -35°…+35°.
  9. Продолжительность полета: 10-30 мин.
  10. Двигатель: 4 винта.

Заводская сборка: лучше ли?

Процесс заводской сборки дронов мало чем отличается от сборки в домашних условиях, разве что собираются они не вручную. Основные различия приходятся на внешний вид, комплектующие и характеристики вроде камеры, мощности батареи и дальности радиосигнала. Возможности у большинства дронов средней ценовой категории стандартные, промышленная сборка практически не дает возможности улучшить характеристики аппарата, так как существует определенный предел позволительных изменений.

Подводные камни домашней сборки

Собрать дрон дома дешевле и интереснее, ведь стандартные модели дают меньше возможностей и стоят дороже. Так как коптер – аппарат летательный, при первых полетах вы можете не справиться с управлением, вследствие чего ваше устройство врежется в окружающие предметы или вовсе упадет. Конечно, корпус для дронов изготавливается ударопрочный, но не вечный, и рано или поздно детали придется менять. Чаще всего ломаются лопасти. Аккумуляторами стоит запастись, даже если вы купили готовый дрон. Иногда ведь хочется полетать подольше.

Детали для приобретенных в магазине дронов достаточно дорогие  и не всегда в наличии, поэтому если у вас есть немного знаний и желание помучиться со сборкой, можно смело приступать.

Сложности могут возникнуть с настройкой платы, но заводскую тоже необходимо настраивать практически в 100% случаев.

zewerok.ru

Летать! – дрон на компонентах STMicroelectronics

Вячеслав Гавриков (г. Смоленск)

Разработчикам беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) приходится использовать широкий спектр электронных компонентов – от силовых транзисторов и МЭМС-датчиков до микроконтроллеров и беспроводных трансиверов. Выбор элементной базы осложняется тем, что в большинстве случаев инженеры вынуждены применять продукцию разных производителей: мало кто производит все необходимое для создания такого непростого приложения. Однако есть и исключения, например, компания STMicroelectronics.

Недавно в информационных лентах появилась новость о том, что в России может появиться новая профессия – оператор беспилотного летательного аппарата (БПЛА) [1]. С точки зрения электронной отрасли это известие является еще одним подтверждение высокого интереса к рынку БПЛА.

Сейчас на рынке дронов присутствует огромное количество моделей, которые условно можно поделить на три группы: простейшие дроны-игрушки, дроны общего назначения и профессиональные БПЛА (рисунок 1). Они отличаются не только по функциональности и цене, но и по технической реализации. Дроны-игрушки в большинстве случаев оказываются маломощными и служат для развлечения. При их создании ориентируются на невысокую цену и простоту сборки, а вся электроника умещается на одной печатной плате. Дроны общего назначения и, тем более, профессиональные БПЛА чаще всего строятся по модульному принципу и оказываются на несколько порядков сложнее, мощнее и дороже.

Рис. 1. Три группы беспилотных аппаратов

Чтобы создать профессиональный дрон, потребуется широчайший спектр электронных компонентов: транзисторы и диоды для питания двигателей, микроконтроллеры для управления отдельными драйверами и всем БПЛА в целом, МЭМС-датчики для стабилизации полета, радиотрансиверы для связи с оператором, микросхемы питания для работы с аккумуляторами и так далее. Таким образом, схемотехникам придется потратить огромное количество времени на выбор элементной базы. Это осложняется тем, что найти весь спектр электронных компонентов у одного производителя практически нереально. Тем не менее, есть и исключения. В частности, компания STMicroelectronics предлагает практически весь спектр необходимых элементов.

Сделаем небольшой обзор рынка дронов и его потенциала, а также рассмотрим основные нормативные акты по использованию БПЛА в России. Основная часть статьи посвящена особенностям построения дронов на элементной базе компонентов из номенклатуры STMicroelectronics:

  • микроконтроллеры семейства STM32;
  • транзисторы StipFET F7 и драйверы силовых ключей;
  • МЭМС-датчики и инерционные модули;
  • датчики параметров окружающей среды;
  • датчики приближения VL6180;
  • беспроводные приемопередатчики субгигагерцевого диапазона, модули Bluetooth и Wi-Fi;
  • микросхемы семейства Teseo II и Teseo III для систем глобального позиционирования (GPS/Galileo/Glonass/Beidou2/QZSS).

Отдельно рассмотрим анонсированные ST демонстрационные наборы, которые должны выйти в течение 2017 года.

Для любого коммерческого продукта этап разработки следует только после исследования рынка и изучения законодательной базы.

Рынок дронов: все выше, и выше, и выше!

Прежде чем начать разработку какого-либо устройства, следует внимательно изучить его потенциальные рынки сбыта. БПЛА не являются исключением. Не секрет, что ниша самых простых и маленьких игровых дронов достаточно плотно «заселена» азиатской продукцией. Конкурировать в этом сегменте тяжело. Гораздо более привлекательными выглядят сегменты дронов общего назначения и профессиональных БПЛА.

В начале 2010 гг. преобладали прогнозы, что к 2015 г. рынок дронов не будет превышать $1 млрд. В реальности, по данным J’son & Partners Consulting, в 2016 он достиг $7,3 млрд, а в 2020 составит около $9,5 млрд [1]. Российский рынок в 2016 году оценивается в $147 млн, прогнозируемые объемы к 2020 году могут превысить $224 млн.

Здесь нужно отметить, что прогнозы по быстро развивающемуся рынку дронов почти всегда оказываются неточными. По этой причине аналитическая компания PricewaterhouseCoopers (PwC) подошла к этому вопросу с другой стороны [2]. Она оценила потребности в БПЛА в восьми ключевых областях (таблица 1). Оказалось, что потенциал рынка даже без учета военной отрасли превышает $127 млрд! Большая часть из этой суммы приходится на дроны общего назначения и профессиональные БПЛА. Впрочем, стоит отметить, что в данном случае под БПЛА понимаются не только мультикоптеры, но и БПЛА самолетного типа. Особенно это касается отраслей инфраструктуры и сельского хозяйства, в которых требуется обеспечение значительной дальности полета.

Таблица 1. Мировой потенциал рынка дронов

Область Потенциальный объем рынка,$ США, млрд
Инфраструктура 45,2
Сельское хозяйство 32,4
Транспорт 13
Безопасность 10
СМИ и индустрия развлечений 8,8
Страхование 6,8
Телекоммуникационные услуги 6,3
Горнодобывающая промышленность 4,4

Таким образом, мы имеем две цифры: прогнозируемый рост до $9,5 млрд к 2020 году и существующий уже сейчас потенциал в $127 млрд. Очевидно, что при стечении ряда обстоятельств прогнозы вновь могут не оправдаться. Для этого есть свои предпосылки. Дело в том, что на рынке электроники наблюдается появление компонентов, «заточенных» именно под создание дронов. Их внедрение может как снизить стоимость конечных устройств, так и перенести БПЛА на качественно новый уровень развития. Это неизбежно приведет к скачкообразному росту рынка.

Впрочем, нужно отметить и негативные факторы, препятствующие росту [2]:

  • отсутствие правил безопасности;
  • отсутствие инструментов обеспечения конфиденциальности данных;
  • слабое развитие системы страхования.

По сути, все перечисленные факторы являются следствием невнятной законодательной базы. Сейчас в большинстве стран она находится в зачаточном состоянии.

Особенности законодательства в области использования БПЛА

Дроны являются источником повышенной опасности. При этом их количество растет, а используются они зачастую в непосредственной близости от людей. Государственные органы, понимая это, начали построение соответствующей законодательной базы. Перед тем, как запустить дрон собственной разработки, необходимо ознакомиться с существующими нормативными актами.

Стоит отметить, что нормативное законодательство в РФ не устоялось, и производителям необходимо внимательно следить за вносимыми в него изменениями и нововведениями. На настоящий момент наиболее важными являются три документа:

  • Постановление Правительства РФ от 11.03.2010 N 138 (ред. от 12.07.2016) «Об утверждении Федеральных правил использования воздушного пространства Российской Федерации» [3]
  • Закон «О внесении изменений в Воздушный кодекс Российской Федерации в части использования беспилотных воздушных судов» [4].Согласно этому закону, государственной регистрации подлежат беспилотные воздушные суда, за исключением беспилотных гражданских воздушных судов с максимальной взлетной массой 0,25 килограмма и менее
  • Порядок регистрации БПЛА будет определяться дополнительным постановлением правительства «Об утверждении порядка учета беспилотных воздушных судов, ввезенных в Российскую Федерацию или произведенных в Российской Федерации» [5]. В настоящий момент этот закон пока не действует и находится в состоянии обсуждения и согласования, но именно на этот документ следует ориентироваться производителям БПЛА

Последнее постановление устанавливает правила регистрации БПЛА в ФСБ. Юридическое или физическое лицо, изготовившее или ввезшее БПВС в Российскую Федерацию, подает в Федеральную службу безопасности заявление, в котором содержится полный список сведений как о БПЛА (государство изготовитель, тип, серийный номер, год изготовления, назначение, наименование производителя или имя изготовителя, максимальная взлетная масса, тип и количество двигателей, взлетная масса), так и о самом владельце (наименование юридического лица или имя владельца, паспортные данные, адрес, номер телефона, номер налогоплательщика или ИНН и так далее).

Очевидно, что практически любой дрон, за исключением детских игрушек, весит более 250 г, и значит, должен быть зарегистрирован. Столь жесткие нормы действуют не только в России, но и в США и других развитых странах [1]. Это объясняется тем, что даже небольшой БПЛА потенциально может стать источником террористической угрозы. С этим сложно не согласиться.

Таким образом, перед тем как начать разработку дрона, следует тщательно взвесить все «за» и «против». Это касается как коммерческой составляющей, так и возможности обеспечения требуемой безопасности. Если же решение о разработке и производстве принято, то следует определиться со структурой дрона и используемой элементной базой.

Функциональная структура мультикоптера

Дрон представляет собой сложное устройство. При его создании потребуется решить множество задач (рисунок 2).

Рис. 2. Функции электроники в составе мультикоптеров

Эффективное управление двигателями. Как правило, в состав дрона входят не менее четырех электромоторов. Для управления их работой потребуются силовые транзисторы, микроконтроллер, драйверы.

Стабилизация полета. При решении этой задачи необходимо определять положение дрона в трех плоскостях (крен, тангаж, рыскание). В настоящее время для этой цели используются различные МЭМС-датчики: акселерометры, гироскопы, магнитометры.

Общее управление полетом включает в себя подзадачи: прием сигналов управления от оператора, формирование задающих сигналов для контроллеров двигателей, стабилизацию полета, управление питанием и так далее. Все эти функции обычно возлагают на мощный центральный процессор.

Координация в пространстве и защита от столкновений. Для обеспечения требуемого уровня безопасности необходимо контролировать параметры полета (высоту, температуру) и вовремя определять препятствия. Для этого применяется целый спектр различных датчиков: датчиков высоты, приближения и прочих.

Связь с оператором. Для управления дроном чаще всего используются радиоинтерфейсы (субгигагерцевые, Bluetooth, Wi-Fi и так далее).

Управление питанием. Эта задача включает в себя контроль за уровнем заряда аккумуляторов, обеспечение процесса заряда и функций защиты при возникновении аварийных ситуаций (например, перегрева батарей, коротких замыканий и прочего).

Навигация. Функция чрезвычайно важная для профессиональных дронов, которые работают на значительных удалениях от оператора или совершают автономные полеты. Для отслеживания положения чаще всего применяют GPS или ГЛОНАСС, но существуют также системы ГАЛИЛЕО (Европа), BeiDou2 (Китай), QZSS (Япония).

Очевидно, что решение перечисленных задач сильно зависит от типа дрона. Если речь идет об игрушке, то все функции значительно упрощаются, например, навигация вряд ли вообще понадобится. К тому же, мощность моторов является невысокой. По этой причине все функциональные блоки могут уместиться на одной единственной плате. Мощность двигателей в дронах общего назначения обычно оказывается достаточно высокой, и для их управления требуются мощные и габаритные дискретные транзисторы и драйверы. В таких случаях контроллеры электродвигателей (контроллеры скорости, Electronic Speed Control, ESC) выделяют в отдельные модули. Если речь идет о профессиональных дронах, то в них почти всегда используется модульная система. Каждый электронный блок выполняет одну из перечисленных выше функций – драйверы двигателей (FSC), плата управления (Flight Control Unit, FCU), инерционный модуль IMU, радиопередатчик, модуль питания, модуль навигации (рисунок 3).

Рис. 3. Профессиональные дроны состоят из отдельных функциональных электронных модулей

На этапе проектирования важно правильно организовать структуру дрона, решить, из каких блоков он будет состоять. Следующим шагом будет определение коммуникационных связей. Выбор интерфейсов зависит от типа дрона и особенностей модуля. Например, миниатюрные игрушечные дроны вполне могут обойтись простыми интерфейсами I²C или UART, которые не требуют дополнительных приемопередатчиков и имеют малую стоимость реализации. Чтобы обеспечить высокую надежность и помехозащищенность, в профессиональных дронах используют более продвинутые протоколы: CAN или RS-422/485 (рисунок 4). Некоторые блоки могут иметь и особые интерфейсы. Например, драйверы двигателей поддерживают задание скорости вращения посредством ШИМ-сигнала, передаваемого от управляющего контроллера.

Рис. 4. Выбор коммуникационных интерфейсов для связи функциональных узлов в дронах

Несложно отметить, что для реализации практически каждой задачи необходим микроконтроллер. При этом требования к ним могут очень сильно отличаться. Если от процессора центрального блока управления (FCU) требуется максимальная производительность, то для драйвера электродвигателей важным преимуществом станет наличие специализированной периферии (об этом – ниже). Для модуля датчиков критичным является уровень потребления. Если же речь идет о недорогом дроне, то и выбирать контроллеры необходимо с оглядкой на их стоимость.

В случае использования микроконтроллеров STM32 производства компании STMicroelectronics проблем с выбором у разработчиков не будет.

Обзор микроконтроллеров STM32 от ST

Компания STMicroelectronics является одним из лидеров в области производства микроконтроллеров. Наибольшей популярностью пользуются семейства STM8 и STM32. Для создания дронов могут использоваться представители обоих семейств, но «смешивать» различные контроллеры в одном устройстве было бы нелогично из-за необходимости использования разных сред разработки. В то же время на базе STM32 без проблем можно создать любой функциональный блок для дрона. Рассмотрим это семейство более подробно.

В настоящий момент STM32 объединяет более семи сотен моделей из 10 семейств, отличающихся по четырем ключевым характеристикам: производительности, потреблению, стоимости, уровню интеграции (рисунок 5).

Рис. 5. Номенклатура микроконтроллеров STM32 от ST

Высокопроизводительные семейства STM32F2, STM32F4, STM32F7, STM32H7. Эта группа ориентирована на достижение максимального быстродействия и отличается наиболее развитой периферией.

  • STM32F2. Данное семейство построено на базе «разогнанного» до 120 МГц ядра Cortex®-M3. Объем памяти для представителей семейства составляет 128 кбайт…1 Мбайт.
  • STM32F4 – чрезвычайно богатое семейство, построенное на ядре Cortex®-M4 и объединяющее почти полторы сотни микроконтроллеров. Сейчас к услугам разработчиков предоставлены модели с рабочими частотами 168…180 МГц и объемом памяти до 2 Мбайт.
  • STM32F7 – производительное семейство на базе ядра Cortex®-M7 с рабочей частотой до 216 МГц и объемом Flash до 2 МБайт. Отличается максимальным разнообразием периферии, например, USB, Ethernet, CAN, HDMI, DFSDM, ЕАЕ-контроллер, графический ускоритель, контроллер внешней памяти FMC и так далее. Семейство STM32F7 оставалось наиболее мощным в номенклатуре STMicroelectronics до появления STM32H7.
  • STM32H7 – флагманское семейство STMicroelectronics, производительность которого имеет рекордное значение – 856 DMIPS при рабочей частоте до 400 МГц. По сравнению с STM32F7, новые контроллеры STM32H7 могут похвастаться увеличением ОЗУ до 1 Мбайт, появлением новой периферии, в частности – высокоточного таймера HR с максимальной рабочей частотой 400 МГц и разрешением 2,5 нс, расширением коммуникационных возможностей. Например, встроенный CAN-контроллер теперь поддерживает не только традиционные протоколы ISO 11898-1 (CAN 2.0 A, B), но и CAN FD 1.0 и TTCAN (ISO 11898-4).

Очевидно, что данные семейства станут идеальным выбором для создания центральных блоков управления дронами. Для относительно простых БПЛА подойдут младшие модели STM32F2, для дронов общего назначения следует в первую очередь рассматривать STM32F4, для самых сложных профессиональных аппаратов оптимальным выбором станут STM32F7 и STM32H7.

Базовые семейства STM32F0, STM32F1, STM32F3. Данная группа включает семейства со сбалансированными характеристиками и компромиссным значением производительности/потребления/цены.

  • STM32F0 – семейство, построенное на базе ядра Cortex®-M0 с рабочей частотой «всего» 48 МГц, которое имеет объем памяти Flash 16…256 кбайт. Основными достоинствами этих микроконтроллеров является сверхнизкая цена при широком перечне периферии.
  • STM32F1 – линейка 32-битных микроконтроллеров производства ST, построенных на ядре Cortex-M3 с рабочей частотой до 72 МГц. В настоящий момент семейство объединяет представителей с объемом Flash 16 кбайт…1 Мбайт.
  • STM32F3 – семейство микроконтроллеров, нацеленное на работу с аналоговыми сигналами. Для этого к услугам разработчиков – ядро Cortex®-M4 с рабочей частотой до 72 МГц, блоком вычислений с плавающей запятой и поддержкой DSP-инструкций. Кроме того, STM32F3 обладают наиболее богатой аналоговой периферией, в том числе 16-битными ΣΔ-АЦП, сверхбыстродействующими АЦП последовательного приближения со скоростью преобразования до 5 млн. выборок в секунду.

Семейства STM32F0 и STM32F3 являются идеальным выбором при создании драйверов электродвигателей для дронов. На базе STM32F0 можно реализовывать недорогие драйверы бесколлекторных электродвигателей с 6-шаговым управлением. Семейство STM32F3 подходит для создания точных драйверов двигателей с векторным управлением.

В этой же группе стоит отметить и наличие специализированного драйвера двигателя STSPIN32F0. Эта микросхема объединяет полноценный контроллер STM32F0, драйвер трехфазного поста, аналоговую периферию (компараторы, АЦП, ОУ) и микросхемы питания (LDO 12 В, DC/DC). STSPIN32F0 может работать с напряжениями до 45 В и является идеальным решением для создания сверхкомпактных драйверов электродвигателей. Более подробно об этом будет сказано в следующем разделе.

Малопотребляющие микроконтроллеры семейств STM32L. Данная группа объединяет семейства, ориентированные в первую очередь на достижение минимального уровня потребления. Для этого используют различные методы: динамическое управление напряжением питания, гибкую систему тактирования, специализированную периферию (LP-Timer, LP-UART), развитую систему режимов пониженного потребления и так далее.

  • STM32L0 – семейство, построенное на базе ядра Cortex®-M0+ с рабочей частотой до 32 МГц и объемом Flash 8…192 кбайт.
  • STM32L1 – семейство с ядром Cortex®-M3, обладающее рабочей частотой до 32 МГц и объемом Flash 32…521 кбайт.
  • STM32L4 – микроконтроллеры со сверхпроизводительным ядром Cortex®-M4 и объемом Flash 128 кбайт…1 Мбайт. Производительность этого семейства достигает 177 ULPMark/273 CoreMark, что превосходит даже производительность контроллеров из базовых семейств STM32F.

Малопотребляющие линейки STM32 логично применять во всех блоках, кроме драйверов электродвигателей. STM32L0 идеально подойдут в качестве концентраторов на платах датчиков или в качестве управляющего микроконтроллера в модулях навигации и управления питанием.

Таким образом, при создании дронов разработчик всегда сможет подобрать себе оптимальный микроконтроллер из семейства STM32 для конкретного функционального модуля.

Особенности построения контроллеров электродвигателей на базе компонентов от ST

Электродвигатели – ключевые элементы любого дрона. В БПЛА используются высокооборотистые моторы для создания необходимой подъемной силы. Значительная скорость вращения лопастей вынуждает разработчиков использовать бесколлекторные двигатели вместо щеточных двигателей постоянного тока (DC-двигатели). DC-двигатели отличаются очень простой схемой управления, однако их ресурс оказывается недостаточным из-за наличия щеточных узлов, которые требуют периодического обслуживания.

Бесколлекторные двигатели (BLDC-двигатели) не используют щеточных узлов и при наличии хороших подшипников требуют минимального технического обслуживания. Ротор BLDC-двигателей изготавливается из постоянного магнита и не имеет обмоток. Статор содержит обмотки, переменное поле которых приводит к вращению ротора. Обычно используются три обмотки. Создание переменного поля требует особых алгоритмов коммутации. Рассмотрим особенности шестишагового и векторного способов управления BLDC.

В самом простом случае используют алгоритм из шести шагов (рисунок 6). На каждом из шагов активными являются только две обмотки: одна коммутируется на землю, вторая на шину питания, третья остается неподключенной. При этом для управления скоростью вращения необходимо формировать ШИМ-сигналы и точно определять моменты, когда вал двигателя провернулся и необходимо перейти к возбуждению следующей обмотки. Моменты перехода могут определяться с помощью датчиков либо бездатчиковым способом.

Рис. 6. Принцип работы бесколлекторных двигателей

Существует и более сложный алгоритм с векторным управлением. При этом переход между активными обмотками происходит не скачком, а постепенно. Таким образом, можно добиться плавного движения магнитного поля. Однако векторное управление потребует точного измерения положения вала и токов в обмотках.

C помощью компонентов производства ST можно реализовать оба метода управления. Если стоит задача создания максимально компактного решения, то идеальным вариантом станет использование микросхемы STSPIN32F0 с интегрированными драйверами транзисторов (рисунок 7).

Рис. 7. Построение привода бесколлекторного двигателя на базе STSPIN 32F0

STSPIN32F0 представляет собой «систему в корпусе» (SIP), которая создана специально для управления работой трехфазных бесколлекторных двигателей с питающим напряжением до 45 В. В состав STSPIN32F0 входят:

  • микроконтроллер STM32F031x6x7 с 32-битным ядром ARM® Cortex®-M0, рабочей частотой до 48 МГц, 4 кбайт ОЗУ, 32 кбайт Flash и программированием по SWD;
  • 16-битный таймер с тремя парами комплементарных выходов и программируемым мертвым временем для формирования ШИМ-сигналов для драйверов транзисторов;
  • три полумостовых драйвера силовых транзисторов со встроенными бутстрепными диодами и выходным током до 600 мА для управления трехфазным транзисторным мостом;
  • четыре операционных усилителя для нормирования сигналов ОС от датчиков Холла или от бездатчиковой схемы с измерением обратной ЭДС;
  • сверхбыстрый программируемый компаратор для контроля тока электродвигателя;
  • встроенный DC/DC-регулятор 3,3 В с защитой от перегрузки, КЗ и перегрева для питания низковольтных схем;
  • встроенный LDO 12 В с защитой от перегрева для питания драйверов, компараторов и ОУ;
  • широкий выбор дополнительной периферии: 16 каналов ввода-вывода, 5 таймеров, 12-битный 9-канальный АЦП;
  • коммуникационные интерфейсы: I²C, USART и SPI.

STSPIN32F0, благодаря наличию операционных усилителей и АЦП, может реализовать не только 6-шаговое, но и векторное управление.

Для создания силового трехфазного моста компания ST предлагает использовать низковольтные транзисторы семейства StripFET 7, которое объединяет около сотни моделей с различными характеристиками:

  • с рейтингом напряжения 40/60/80/100 В;
  • с максимальным током стока 4…260 А;
  • с сопротивлением открытого канала 1,1…8 мОм;
  • с зарядом затвора 8…193 нКл;
  • с различными корпусными исполнениями: DPAK, D2PAK, ISOTOP, Max247, SOT-223, TO-220, TO-220FP, TO-247, PowerFLAT 5×6/3,3×3,3/2×2 мм, SO-8 and SOT23-6L.

В качестве примеров идеального компромисса тока/габаритов можно привести силовые ключи STL140N4F7AG и STL160NS3LLH7.

STL140N4F7AG – N-канальный полевой транзистор с рабочим напряжением до 40 В и постоянным током до 120 А. Несмотря на миниатюрный корпус PowerFLAT 5×6 WF 6×5 мм, значение типового сопротивления открытого канала этого ключа – всего 2,1 мОм (Uзи = 10 В).

Силовой N-канальный ключ STL160NS3LLH7 выпускается в том же корпусном исполнении PowerFLAT 5×6 WF, отличается большим допустимым током до 160 А, но меньшим напряжением 30 В. Увеличения тока удалось добиться за счет снижения сопротивления до типового значения 1,6 мОм (Uзи = 10 В).

По своим основным характеристикам семейство транзисторов StripFET 7 превосходит предыдущее семейство StripFET 6 почти в два раза. Такие показатели являются рекордными не только для самой компании STMicroelectronics, но и для ее основных конкурентов.

Если по каким-то причинам возможностей STSPIN32F0 не хватает, следует рассмотреть варианты реализации контроллера двигателя на базе микроконтроллеров STM32 и внешних драйверов силовых ключей. Например, мощный контроллер двигателя с 6-шаговым алгоритмом управления просто реализовать с помощью бюджетных моделей STM32F0 (рисунок 8).

Рис. 8. Построение мощного привода на базе STM32 и дискретных драйверов

Выбор микроконтроллеров STM32F0 достаточно логичен из-за таких очевидных преимуществ как:

  • сверхнизкая цена;
  • быстродействующее 32-битное ядро ARM® Cortex®-M0 с рабочей частотой до 48 МГц;
  • наличие 16-битного таймера с тремя парами комплементарных выходов и программируемым «мертвым» временем для формирования ШИМ-сигналов для внешних драйверов транзисторов;
  • наличие 12-битного АЦП для контроля параметров вращения;
  • широкий выбор коммуникационных интерфейсов: I²C, SPI, UART, а также CAN и USB.

В данном случае на первое место поставлена цена, что не случайно. Дело в том, что приведенный набор периферийных блоков можно найти практически во всех семействах STM32 (кроме STM32L), но ни одно из них не сможет сравниться с STM32F0 по стоимости.

Если требуется получить прецизионное векторное управление мощным двигателем, то вместо STM32F0 следует воспользоваться микроконтроллерами STM32F3. Это наиболее «продвинутое» семейство для работы с аналоговыми сигналами. Преимуществами STM32F3 являются:

  • повышенное быстродействие благодаря производительному ядру ARM® Cortex®-M4 с рабочей частотой до 72 МГц;
  • 16-битные таймеры для формирования ШИМ-сигналов;
  • до четырех быстродействующих АЦП последовательного приближения со скоростью преобразования от 200 нc и общим числом до 39 каналов;
  • до двух 12-битных ЦАП;
  • до семи быстродействующих аналоговых компараторов со временем срабатывания 25 нс;
  • до четырех ОУ с программируемым усилением;
  • 16-битный ΣΔ-АЦП;
  • широкий выбор коммуникационных интерфейсов: I²C, SPI, UART, CAN, USB.

Для управления силовыми транзисторами можно воспользоваться драйверами производства STMicroelectronics. В настоящий момент номенклатура компании насчитывает полтора десятка драйверов полумостов:

  • с максимальным током до 650 мА;
  • со встроенным диодом;
  • с рабочим напряжением шины до 600 В.

В качестве конкретного примера можно привести L6398 – драйвер полумоста со встроенным диодом, выходным током до 450 мА и напряжением шины 600 В.

Чтобы продемонстрировать преимущества своей продукции, компания STMicroelectronics предполагает начать выпуск специализированных отладочных плат STEVAL-ESC001V1.

Организация центрального блока управления на базе компонентов от ST

Проектирование центрального блока управления (FCU) следует начать с выбора микроконтроллера. В составе дрона он выполняет большую часть вычислительных функций: прием и обработку данных с датчиков положения, формирование управляющих сигналов для контроллеров двигателей, работу с датчиками приближения и предотвращение столкновений с объектами, взаимодействие с оператором с помощью одного из радиоинтерфейсов, сбор данных о состоянии окружающей среды.

В данном случае логично использовать микроконтроллеры производительных семейств STM32F4, STM32F7 и STM32H7 (рисунок 9). Возможности семейств существенно отличаются, поэтому разработчики смогут подобрать подходящий вариант как для дронов общего назначения, так и для профессиональных БПЛА.

Рис. 9. Структура центрального блока управления с расширенным функцио

В предыдущем разделе уже была дана общая характеристика каждому из семейств, но следует отметить и те особенности, которые оказываются наиболее востребованными для построения центральных модулей управления дронов:

  • высокую производительность: до 225 DMIPS при 180 МГц для STM32F4, до 462 DMIPS при 216 МГц для STM32F7, до 856 DMIPS при 400 МГц для STM32H7;
  • поддержку операций с плавающей точкой и DSP-инструкций;
  • ART-акселератор;
  • широкий выбор стандартной периферии: таймеры, порты ввода-вывода, часы реального времени и так далее;
  • наличие полного комплекта стандартных коммуникационных интерфейсов: USART, I²C, SPI;
  • наличие расширенного набора коммуникационных интерфейсов: CAN, Ethernet, интерфейс для работы с камерой.

Использование МЭМС-сенсоров для обеспечения стабилизации полета

Любой дрон имеет погрешности в распределении веса и разброс в характеристиках двигателей. Это приводит к тому, что в процессе полета БПЛА будет отклоняться от положения равновесия. Компенсировать эти отклонения можно за счет изменения тяги двигателя, но такое решение требует точного определения крена, тангажа и рыскания. Для измерения перечисленных угловых координат необходимы инерционные сенсоры. STMicroelectronics предлагает использовать для этих целей комбинированные модули iNEMO [6].

Инерционные модули iNEMO представляют собой комбинацию из 3-осевого акселерометра и 3-осевого гироскопа (LSM6DSN имеет в своем составе и 3-осевой магнитометр). Такая комбинация является идеальным вариантом для дрона. С помощью iNeMO удается уменьшить габариты и потребление, сохранив при этом высокую точность. В настоящий момент ST предлагает 14 моделей iNEMO. Наиболее интересными представителями в данном семействе можно считать LSM6DS1 и LSM6DSM.

  • LSM6DSM – 6-осевой инерционный модуль с широким диапазоном измерений (±2/±4/±8/±16g для акселерометра и ±125/±245/±500/±1000/±2000°/с для гироскопа) и минимальным потреблением: 0,65 мА в активном состоянии и всего 4,5 мкА в спящем режиме. Дополнительными преимуществами модуля являются компактные размеры LGA-14L 2,5x3x0,83 мм.
  • LSM6DSN1 – 9-осевой сенсор, объединяющий акселерометр, гироскоп и магнитометр с диапазонами измерений 2/±4/±8/±16 g (акселерометр), ±125/±245/±500/±1000/±2000°/с (гироскоп), 2/±4/±8/±16° (магнитометр).

STMicroelectronics также предлагает дискретные магнитометры, которые используются для координации положения дрона в пространстве.

Координация мультикоптера в пространстве

На практике для координации положения дрона в пространстве необходима пара датчиков: датчик давления и электронный компас.

Датчик давления используется для определения текущей высоты полета. Это важно для поддержания стабильной высоты и для обеспечения безопасного приземления. Очевидно, что для БПЛА желательно иметь сенсор с высоким быстродействием и максимальной точностью, минимальным потреблением и малыми габаритами. Этим требованиям отвечают датчики из семейства LPS производства ST. Сейчас это семейство насчитывает 6 представителей, которые имеют одинаковый рабочий диапазон 260…1260 гПа, но отличаются по ряду основных параметров (потреблению, корпусному исполнению, частоте опроса и так далее). В настоящий момент наиболее интересным сенсором в данной линейке изделий ST является LPS22HD.

  • LPS22HD – датчик, позволяющий измерять давление в диапазоне 260…1260 гПа с 24-битной точностью. Максимальная частота измерений у LPS22HD достигает 200 Гц, при этом потребление в активном режиме может составлять 12 мкА (частота 1 Гц), а в режиме пониженного потребления и вовсе падает до 3 мкА. Отдельно стоит отметить высокую точность данного сенсора: погрешность измерений после выполнения калибровки составляет 0,1 гПа. Габариты LPS22HD малы – всего 2x2x0,76 мм.

Электронный компас помогает определять положение дрона относительно сторон света. К магнитометрам предъявляются те же требования, что и к другим рассмотренным выше датчикам, это минимальное потребление, малые габариты, высокая точность. В номенклатуре ST имеются шесть моделей электронных компасов семейства LSM303, каждый из которых отвечает перечисленным требованиям. В качестве примера рассмотрим LSM303AGR.

  • LSM303AGR – электронный компас, представляющий комбинацию 3-осевого акселерометра (±2/±4/±8/±16g) и 3-осевого магнитометра ±50°. Датчик выпускается в сверхкомпактном корпусе LGA 2х2х1 мм. Типовое потребление акселерометра при максимальной разрядности измерений и частоте 50 Гц составляет 12,7 мкА, магнитометр потребляет до 200 мкА при максимальном разрешении и той же частоте опроса.

Определение параметров окружающей среды

Информация о состоянии параметров окружающей среды имеет важное значение для обеспечения безопасности БПЛА. Кроме того, дрон может использоваться для непосредственного сбора таких данных. Решить эти задачи поможет очень удачный сенсор HTS221 от ST [7].

  • HTS221 – комбинированный датчик влажности и температуры. Его главными преимуществами являются высокая разрядность для обоих сенсоров (16 бит), малые габариты (2x2x0,9 мм), отличная точность и малое потребление. Питающий ток при частоте опроса 1 Гц составляет всего 2 мкА, а в режиме сна падает до 0,5 мкА.

Обеспечение защиты от столкновений с объектами

Угроза столкновения с объектами особенно высока в городской черте из-за наличия различных препятствий (провода, мачты, рекламные растяжки, здания и так далее). Конечно, можно уповать на мастерство оператора, но все-таки следует обеспечить БПЛА хотя бы простейшей системой машинного зрения.

Самые распространенные системы распознавания препятствий строятся на базе ультразвуковых или оптических датчиков. Каждое из решений имеет достоинства и недостатки. Например, классические оптические методы имеют множество слабых сторон (влияние коэффициента отражения объектов, зависимость точности от уровня освещения, чувствительность к внешним засветам и так далее). Однако компания STMicroelectronics смогла решить эти проблемы и предлагает законченный оптический датчик VL6180, построенный с применением технологии FlightSenseTM [8].

Традиционный оптический метод определения расстояния до объекта основан на сравнении интенсивности излучаемого и отраженного света: чем ближе приемник, тем выше амплитуда отраженной волны. Однако этот способ имеет перечисленные выше недостатки. Новая технология ST FlightSenseTM использует другой принцип измерения. Расстояние до объекта определяется по времени распространения светового потока от передатчика к приемнику. Чем ближе объект, тем меньше времени требуется свету, чтобы преодолеть расстояние. При этом его амплитуда не играет решающей роли.

  • VL6180 – готовый модуль, включающий датчик приближения с технологией FlightSense™, датчик освещения и ИК-светодиод. ИК-приемник излучения имеет узкий спектр чувствительности, что позволяет минимизировать влияние засветов и переотражений. Встроенный датчик освещения используется для учета влияния фонового излучения. VL6180 позволяет определять расстояния до объектов вне зависимости от их коэффициентов отражения на расстоянии до 10 см и более.

Также стоит отметить и другие достоинства VL6180: минимальное потребление (около 1,5 мА для датчика приближения и 300 мкА для датчика освещения) и малые габариты (4,8х2,8х1 мм).

Таким образом, VL6180 представляет собой законченный модуль, а это значит, что разработчику не придется затрачивать значительных усилий для получения системы оптического зрения.

Обеспечение связи с оператором

Между оператором и дроном необходимо обеспечить канал связи для обмена информацией. От оператора поступают команды управления, а дрон передает на землю параметры полета (уровень заряда батарей, высоту, температуру, диагностическую информацию и так далее). ST предлагает на выбор три варианта реализации беспроводных радиоинтерфейсов, на базе различных модулей:

  • модули субгигагерцевого диапазона;
  • модули Bluetooth;
  • модули Wi-Fi.

Микросхемы и модули субгигагерцевого диапазона представлены в портфолио ST двумя приемопередатчиками S2-LP и SPIRIT1, а также одним передатчиком STS1TX [9]. Кроме того, к услугам разработчиков – готовые модули SP1ML и SPSGRF.

Для дронов важно иметь ресивер, который бы объединял целый ряд качеств: значительную мощность передатчика, высокую чувствительность приемника, малое потребление, минимальные габариты и высокую скорость передачи. Всем этим требованиям отвечает SPIRIT1.

  • SPIRIT1 – универсальный приемопередатчик, работающий с частотными диапазонами 169/315/433/868/915 МГц и обеспечивающий скорость передачи до 500 кбит/с. Мощность передатчика для SPIRIT1 достигает 16 дБм, а чувствительность приемника -118 дБм. Также SPIRI1T отличается малыми габаритами (2х2 мм) и низким потреблением.

Микросхемы и модули Bluetooth от ST представлены пятью моделями [10]:

  • BlueNRG-MS – сетевой процессор Bluetooth Low Energy с поддержкой Bluetooth 4.1;
  • BlueNRG-1 – система-на-кристалле (SOC) с поддержкой стека BLE, которая объединяет контроллер с ядром ARM Cortex-M0, микросхемы питания (LDO и DC/DC) и широкий выбор периферии;
  • SPBT3.0DP1 – законченный модуль Bluetooth Class1 – iAP2;
  • SPBT3.0DP2 – законченный модуль Bluetooth Class2 – iAP2;
  • SPBTLE-RF – законченный малопотребляющий модуль Bluetooth Smart v4.1.

Модули Wi-Fi SPWF01S от ST представляют собой законченные системы для построения узлов беспроводных сетей с поддержкой стека TCP/IP, серверных функций и протоколов безопасности SSI/TLS [11]. При этом все протоколы являются встроенными и не требуют от разработчика дополнительных денежных вложений.

Мощность передатчиков в SPWF01S достигает 18,1 дБм, а чувствительность приемника до -90 дБм. Потребление модулей зависит от режима работы. При передаче уровень питающего тока составляет 243 мА, при приеме – 105 мА, в режиме сна потребление снижается до 15 мА, а в состоянии глубокого сна – до 43 мкА.

Сейчас ST предлагает две модели, отличающихся типом антенны:

  • SPWF01SA – модуль Wi-Fi со встроенной модульной антенной;
  • модуль SPWF01SC снабжен традиционным коннектором u.fl для подключения внешней антенны.

Использование глобальных навигационных систем

Функция глобального позиционирования не является востребованной для небольших игрушечных дронов и дронов общего назначения из-за малого радиуса действия. Зато для профессиональных БПЛА, выполняющих полеты на значительные расстояния, навигация имеет большое значение. В настоящий момент существует несколько глобальных систем позиционирования: ГЛОНАСС (Россия), GPS (США), ГАЛИЛЕО (Европа), BeiDou2 (Китай), QZSS (Япония).

Компания ST предлагает два семейства универсальных модулей навигации: STA8088 и STA8090. Модули STA8088 имеют поддержку GPS/Galileo/Glonass/QZSS, а STA8090 дополнительно работают с Beidou2 и отличаются оптимизированной системой питания.

Сейчас к услугам разработчиков предлагается семь типов модулей:

  • STA8088CWG – законченный трансивер GPS/Galileo/Glonass/QZSS с интегрированным радиомодулем;
  • STA8088EXG – законченный программируемый трансивер GPS/Galileo/Glonass/QZSS с мощным процессором ARM9;
  • STA8088FG – законченный трансивер GPS/Galileo/Glonass/QZSS с интегрированным радиомодулем и встроенной Flash;
  • STA8088GA – автомобильный ресивер GPS/Galileo/Glonass/QZSS;
  • STA8088TG – треккер GPS/Galileo/Glonass/QZSS;
  • STA8089FG – законченный трансивер GPS/Galileo/Glonass/Beidou2/QZSS с интегрированным радиомодулем и встроенной Flash;
  • STA8090FG – законченный трансивер GPS/Galileo/Glonass/Beidou2/QZSS с интегрированным радиомодулем и встроенной Flash.

Управление положением камеры

Камера является важным элементом для дронов общего назначения и профессиональных БПЛА. Она востребована для профессиональной и любительской видео- и фотосъемки, для систем наблюдения и охраны, для выполнения мониторинга, например, за состоянием леса в лесном хозяйстве или за состоянием посевов в аграрном секторе. По этой причине блок управления положением камеры часто входит в состав дронов.

Структурная схема этого блока подразумевает наличие приводов электродвигателей для поворота камеры, инерционный модуль для обеспечения стабилизации изображения и управляющий процессор (рисунок 10). Для создания такой схемы можно использовать уже рассмотренные выше компоненты: контроллеры, инерционные сенсоры, транзисторы и драйверы.

Рис. 10. Структура блока управления положением камеры

Демонстрационные наборы от ST для построения дронов

Компания ST высоко оценивает потенциал рынка БПЛА и стремится расширить свое присутствие в данной отрасли. При этом ее деятельность не ограничивается только производством компонентов и модулей. ST проводит и активную маркетинговую компанию. Частью этой компании должны стать специализированные демонстрационные наборы, выпуск которых запланирован на 2017 год.

  • STEVAL-ESC001V1 – законченный контроллер бесколлекторного двигателя, построенный на базе микроконтроллера STM32F303, драйверов LM6398 и новейших транзисторов STL160NS (рисунок 11).

Рис. 11. Демонстрационный набор STEVAL-ESC001V1 будет доступен в первом квартале 2017 года

  • STEVAL-FCU001V1 – законченный центральный блок управления для небольших дронов (рисунок 12). Он построен на базе микроконтроллера STM32F401 с рекордными показателями динамического потребления. Кроме контроллера на плате располагается набор инерционных сенсоров, датчик давления и приемопередатчик Bluetooth.

Рис. 12. Демонстрационный набор STEVAL-FCU001V1 будет доступен в течение 2017 года

  • STEVAL-FCU002V1 – демонстрационный набор в виде законченного центрального блока управления для дронов общего назначения и профессиональных БПЛА (рисунок 13). Данный блок имеет высокую вычислительную мощность за счет производительного микроконтроллера STM32F756VGT6 с ядром ARM Cortex-M7.

Рис. 13. Демонстрационный набор STEVAL-FCU002V1 будет доступен в течение 2017 года

Заключение

В настоящий момент на рынке дронов наблюдается устойчивый рост, который сохранится в течение ближайшего времени. Это делает его весьма привлекательным как для производителей БПЛА, так и для поставщиков электронных компонентов. Вместе с тем использование дронов имеет ряд законодательных ограничений.

Создание дронов – сложная задача. Однако значительное упрощение процесса разработки может наступить уже в ближайшее время, так как производители электронных компонентов наращивают объем продукции, ориентированной именно на рынок БПЛА. Одним из лидеров этого движения стала компания STMicroelectronics, уже сейчас предлагающая целый спектр компонентов, которые будут востребованы как в небольших дронах, так и в профессиональных БПЛА:

  • микроконтроллеры семейства STM32 для центральных блоков управления, контроллеров двигателей и блоков управления положением камеры;
  • транзисторы и драйверы силовых ключей для создания приводов электродвигателей;
  • МЭМС-датчики и инерционные модули для обеспечения стабилизации полета;
  • датчики параметров окружающей среды для мониторинга параметров полета;
  • датчики приближения для систем предотвращения столкновений в воздухе;
  • беспроводные приемопередатчики субгигагерцевого диапазона, модули Bluetooth и Wi-Fi;
  • приемопередатчики Teseo II и Teseo III для систем глобального позиционирования (GPS/Galileo/Glonass/Beidou2/QZSS).

Для популяризации своей продукции компания STMicroelectronics предполагает начать выпуск специализированных демонстрационных наборов уже в начале 2017 года.

Литература

  1. Прогнозы и тренды в области беспилотников.
  2. «Нам сверху видно все». Отчет PwC о коммерческом применении беспилотных летательных аппаратов в мире. Май 2016 г.
  3. Постановление Правительства РФ от 11.03.2010 N 138 (ред. от 12.07.2016) «Об утверждении Федеральных правил использования воздушного пространства Российской Федерации».
  4. Закон «О внесении изменений в Воздушный кодекс Российской Федерации в части использования беспилотных воздушных судов».
  5. Проект дополнительного постановления правительства «Об утверждении порядка учета беспилотных воздушных судов, ввезенных в Российскую Федерацию или произведенных в Российской Федерации».
  6. Александр Калачев. Электронные капитаны: iNEMO – новое семейство МЭМС-систем на кристалле. Новости электроники, №10. 2015 г.
  7. Вячеслав Гавриков. Атмосфера под контролем: датчики влажности HTS221 и атмосферного давления LPS25. Новости электроники, №10. 2015 г.
  8. Вячеслав Гавриков. Для 3D-систем: датчик света и приближения VL6180. Новости электроники, №10. 2015 г.
  9. Михаил Чигарев. Spirit1 – дух, объединяющий микроконтроллеры ST в беспроводную сеть. Новости электроники, №8. 2013 г.
  10. Виктор Чистяков. BlueNRG-1 – однокристальное решение для BLE-датчиков Интернета вещей. Новости электроники, №12. 2016 г.
  11. Олег Пушкарев. Запускаем встраиваемый Wi-Fi с помощью модуля SPWF01SA.11. Новости электроники, №6. 2014 г.
  12. www.st.com.

Рубрика: примеры применений Метки: STMicroelectronics, дрон на компонентах STMicroelectronics, как собрать беспилотный летательный аппарат, как собрать беспилотный летательный аппарат на компонентах STMicroelectronics, как собрать дрон, НЭ

О компании ST Microelectronics

Компания STMicroelectronics является №1 производителем электроники в Европе. Компоненты ST широко представлены в окружающих нас потребительских товарах – от iPhone до автомобилей разных марок. Лидеры индустриального рынка выбирают компоненты ST за их надежность и выдающиеся технические параметры. В компании ST работает 48 000 сотрудников в 35 странах. Производственные мощности расположены в 12 странах мира. Более 11 тысяч сотрудников заняты исследованиями и разработками – инновационное лидерство ...читать далее

Наличие на складах

www.compel.ru

Патент 2354836: Микроразмерный газотурбинный двигатель

  • Rolls-Royce создала самый мощный редуктор для турбовентиляторных двигателей

    Мощность передаваемая планетарным редуктором 100000 л.с. Разработка осуществлялась в немецком филиале Rolls-Royce в городе Dahlewitz.…

  • Почему Гитлер проиграл войну в воздухе или Jumo 004

    Дальше все пошло по нарастающей. Росло число достижений, рос и коллектив конструкторов, исследователей, технологов и испытателей, работавший под…

  • Американские реактивные самолеты 1939-1945 год

    Довольно часто считают, что США сделали свои ТРД копируя немецкие ТРД, захваченные в 1945 году, но конечно это далеко не так. Я нашел этот ролик…

  • Немецкие эксперименты с первым в мире турбореактивным бомбардировщиком Arado 234

    Видимо аэродромов не хватало, все основные аэродромы разбомбили американцы и англичане, и поэтому немцам нужно было пытаться заставить Arado 234…

  • Как репрессии и "мудрое" руководство Сталина мешало создавать ТВД в 1930-ых годах

    ТВД конструкции В.В. Уварова В 1925 г. преподаватели МВТУ Н.Р. Бриллинг и В.В. Уваров обосновали возможность создания мощного авиационного ТВД.…

  • Сравнение реактивных бомбардировщиков конца 40-вых годов

    Junkers EF 132, Boeing B-47 и Vickers_Valiant Источник картинок http://coollib.net/b/275712/read Junkers EF 132…

  • Сложности 1947 года при попытках догнать параметры ТРД Rolls-Royce Nene

    Конспект выступления А. Микулина на заседании у Министра 15.07.47 г. 1. Когда заводу № 300 давали задание на РД-01, то обещали создать лабораторию и…

  • Ер-2 с комбинированной силовой установкой

    Особое место в истории развития Ер-2 занимает его вариант с комбинированной силовой установкой, включавшей дизели М-30Б и воздушно-реактивные…

  • Rolls-Royce (Allison) 250 в многих ипостасях

    Анимация сборки Анимация со звуком вертолета, так как двигатель широко ставился на различных вертолетах Реальный запуск на самолете…

  • is2006.livejournal.com

    Дрон запчасти |Купить | Недорого | Дилер DJI

    Дрон запчасти |Купить | Недорого | Дилер DJI | Москва 16.12.2015 19:42

    Если Вы решили купить на дрон запчасти и расходные материалы, то следует обращаться в специализированный магазин. К тому же приобретая квадрокоптеры для обучения пилотированию, необходимо приобретать такие наружные детали, которые чаще других подвержены поломкам и деформациям. Несложно догадаться, что неопытный пилот при управлении чаще допускает падения и столкновения коптера с различными препятствиями. Это может привести к тому, что пропеллеры и части корпуса быстро приходят в негодность. Поэтому при покупке летательного аппарата можно приобрести набор винтов и фиксаторов, которые легко устанавливаются на полетном устройстве.

    Дрон запчасти

    Запчасти для дрона рекомендуется приобретать одного изготовителя, поскольку в таком случае обеспечивается максимальная совместимость всех его конструктивных узлов. Одной из самых востребованных частей мультикоптера является его аккумуляторная батарея. Пилот может приобрести даже не один источник питания, для того чтобы обеспечить максимальную продолжительность полета, а также увеличить время для проведения видеосъемок. Судите сами: средняя продолжительность работы дронасосатвляет 15-20 минут, а время зарядки может составлять от 40 минут до полутора часов. В этой связи достаточно обзавестись двумя запасными аккумуляторами, чтобы можно было полноценно провести видеосъемку или репортаж. Прежде чем купить источник питания, следует обратить внимание на максимальный полетный вес квадрокоптера. Также батарею Вы можете приобрести для увеличения мощности беспилотного аппарата и продления времени его полета.

    Запчасти для дронов

    При самостоятельной сборке квадрокоптеров из деталей набора, а также для увеличения эффективности аэродинамических качеств беспилотника, его стабильности и надежности в работе, монтируют силовую установку полетного устройства. Она состоит из мощных бесколлекторных электромоторов, электронных регуляторов скорости их вращения, винтов вращения, блока электроники и специальных кабелей. Например, установка Е600 DJI поступает в продажу с 12*4.2″ винтами вращения, установка которых позволяет существенно снизить возникновение вредной для видеосъемки вибрации.

    Купить запчасти для дрона

    К тому же полетный контроллер может быстро менять величину тягового усилия, что значительно улучшает управляемость беспилотным аппаратом. Возможность «самозатягивания» винтов пропеллеров, практически полностью исключает их неправильную установку и повреждение, поскольку для этого не требуется использования какого-либо инструмента. Электродвигатели серии 3508 обладают большой мощностью и запасом моточасов.

    DJI дрон: запчасти и комплектующие. Где купить?

    Недорогие запчасти для дрона

    Заказать оригинальные запчасти от производителя можно на нашем сайте. Для удобства пользователей работает техническая служба поддержки онлайн. Вам достаточно обратиться к оператору, который сможет ответить на интересующие вопросы и помочь определиться с выбором запчастей и комплектующих. У нас Вы также сможете заказать аккумуляторные батареи различной мощности и зарядные устройства, специальные отсеки для их установки, адаптеры для складных винтов, а также комплекты антенн и элементы электроники к блокам управления. Если дрон (запчасти и комплектующие для беспилотников сертифицированы) потребует замены поврежденного корпуса или приобретения пульта управления, то это оборудование также можно заказать у нас. Чтобы ускорить процесс поиска необходимых Вам запчастей, необходимо оператору сообщить точное наименование беспилотного аппарата и его серию.

    Мы используем файлы cookie для анализа событий на нашем веб-сайте, что позволяет нам улучшать взаимодействие с пользователями и обслуживание. Продолжая просмотр страниц нашего сайта, вы принимаете условия Пользовательского соглашения.

    formula7.shop

    Настоящее и будущее беспилотных и пилотируемых мультикоптеров

    Кажется, что квадро- гексо- окто- и другие мультикоптеры появились недавно. И в этом есть доля истины — вторая жизнь таких летающих машин началась именно в XXI веке благодаря совершенствованию электроники, да и вообще ее появлению. Однако, теперь они существуют в роли беспилотных аппаратов. Что с коптерами было до этого и что ждет их в будущем — узнаем в этой статье.

    Немного истории

    Первый квадрокоптер появился, как ни удивительно, немногим позже после первых успешных полетов самолета — в 1923 году. Квадрокопетр Ботезата, названный так по фамилии конструктора Георгия Ботезата смог взлететь и повисеть в водухе.

    Ботезатовский квадрокоптер

    Однако конструкция квадрокоптера в то время не прижилась. В ней использовался один (sic!) двигатель внутреннего сгорания (sic!) и сложная трансмиссия, управляющая вращением четырех винтов. Чтобы проще было понять, почему тогда идея «не взлетела», разберемся, как мультикоптеры устроены сейчас.

    Принцип работы мультикоптера

    Для начала — мультикопетром называют все, у чего больше двух винтов (ветолет не подходит), при этом их должно быть четное количество. На примере квадрокоптера — четыре винта с четырьмя (а не одним) электродвигателями распологаются осях конструкции и вращаются попарно-диагонально, два по часовой стрелке, два — против.

    В движении коптера задействованы все четыре двигателя. Чтобы взлететь, например, нужно включить все двигатели на высокой мощности, чтобы вращаться — одну диагональную пару двигателей нужно замедлить; для крена, наоборот, нужно ускорить одну из боковых пар.

    Для стабилизации и определения положения в воздухе, в коптерах устанавливают различные пространственные датчики: акселерометры, гироскопы и другие сенсоры.

    Ar.Drone 2.0 привлекает внимание в аризонской пустыне

    За распределение управляющих сигналов на двигатели, поступающих с пульта или командного центра, в зависимотси от назначения аппарата, отвечает микроконтроллер, а иногда и целый компьютер, например в дронах вроде Parrot Ar.Drone или любительских самодельных коптерах на Raspberry Pi, о которых поговорим дальше.

    Какие дроны бывают?

    Как уже говорилось выше, коптеры могут различаться по количеству осей и двигателей на них. У мультикоптера может быть от четырех (квадрокоптер) и до скольки сумеешь досчитать  по крайней мере восьми двигателей (октокоптер). Аппарат с шестью двигателями называется гексакоптер.

    Типичный гексалёт

    Предназначение у всех этих дронов не различается, а вот грузоподъемность и маневринность — еще как. Чем больше двигателей у коптера, тем больше количество возможных комбинаций их работы и тем выше отказоустойчивость машины — если у октокоптера откажет один двигателей, система сумеет выравнять полет. А если один из четырех двигателей квадрокоптера перестанет работать — быть беде.

    Кто производит летающие машины?

    Сейчас довльно много китайских производителей, готовых предостваить недорогие летающие игрушки, но мы поговорим о полноценных дронах, которые при желании владельца, могут летать и самостоятельно.

    Наиболее известные квадрокоптеры — упомянутый выше Parrot Ar.Drone и DJI Phantom. Оба коптера используют для работы миникомпьютеры со специальным Linux-дестрибутивом и могут быть интегрированы, в том числе, со сторонними автопилотами.

    Однако, помимо готовых решений, для любителей поработать руками существует множество конструкторов и инструкций по изготовлению собственного четырехмоторного дрона. Решения различаются как ценой, так и сложностью изготовления.

    Рукотворный квадрокоптер на базе Arduino Uno

    Применение беспилотников

    Сейчас

    В гражданской авиации различные беспилотники, в основном самолеты и квадрокоптеры применяются для развлечения и видеосъемки. Разлчиные попытки применить беспилотники в доставке и других областях человеческой жизни происходят во многих странах Земли, но пока однозначных успехов добиться никому не удалось.

    К примеру, мы уже писали о попытках компании Amazon, использовать квадрокоптеры для доставки товаров в некоторых шататах США, но там интернет-гигант столкнулся с действующими законами об использовании воздушного пространства.

    Другие крупные компании, например Google, так же пытаются поставить дронов себе на службу. А на территории России, предприниматель из города Сыктывкар пытался использовать беспилотник для доставки пицы, но тоже потерпел неудачу в связи с законодательством.

    Так что пока, по большей части, дроны применяются в видеосъемке, при чем зачастую для съемки самих коптеров:

    В будущем

    Не смотря на очевидные плюсы использования беспилотников в повседневной жизни, пока имеются многие проблемы, связанные с этим: хотя бы законодательство и слабые аккумуляторы. Но если отстраниться от этих проблем, и представить, что общество и технологии сделали еще один небольшой шаг, то можно увидеть как разного рода коптеры приходят в человеческую жизнь.

    Квадрокоптер ищет жизнь на Титане, спутике Сатурна, по представлению НАСА

    Новая профессия

    Точнее — оператор дрона. Не умаляя умений компьютера, человеческое вмешательство в работу летательного аппарта может понадобиться: поправить координты или вовсе перехватить управление полетом. По правде сказать такая профессия уже существует, но к сожелению, пока только среди военных и для управления лишь военными дронами, которые доставляют далеко не пиццу.

    Новые транспортные средства

    Если и вправду отстраниться от существенных проблем с питанием, которые рано или поздно должны разрешиться, мультикоптеры — перспективный вид транстпорта, способный если и не заменить летающие на антигравитации автомобили, то хотя бы сущесвенно разгрузить дороги и, буквально, открыть человеку новые транспортные горизонты.

    Вот так, например, немцы испытывали первый пилотируемый мультикоптер:

    Новая система доставки — о ней уже сказано довольно много, так что добавить тут пока нечего.

    Где купить такую штуку?

    Магазинов, продающих радиоуправляемые беспилотники сейчас множество и в Сети и оффлайн. Купить там можно все, от китайских поделок до профессиональных машин, но если захочется попробовать себя в чем-то новом и сделать коптер самостоятельно, то придется немного поискать.

    А еще много интересных разработок могут предложить Kickstarter и Indiegogo. Ждать придется долго, зато такой штуки точно ни у кого не мало у кого будет. На видео — квадрокоптер-браслет с видеокамерой:

    thatsmart.ru

    9 заблуждений на тему дронов

    Это роботы. И они летают. Они смотрят за вами. Со временем их становится все больше и больше повсюду. Дроны. Вы думаете, что все о них знаете, но на самом деле нет. Как и многие развивающиеся технологии, беспилотные летательные аппараты (они же дроны) часто вызывают недоумение, особенно в самом начале своего развития. Чтобы помочь вам разобраться в дивном новом мире, наполненном парящими, жужжащими, фотографирующими машинами, мы решили собрать самые забавные мифы о дронах.

    На самом деле это не дроны и не квадрокоптеры

    Называть дронов «дронами» нельзя, считает Виджей Кумар, профессор инженерии Пенсильванского университета. (И он не один, кто так считает, кстати). Вместе с группой коллег он работает над летающими роботами в своей лаборатории.

    «Единственное дроноподобное, что есть у этих роботов, это непрерывное жужжание, которое они издают, — говорит Кумар. — Если бы я был пилотом ВВС, дистанционно управляющим транспортным средством (каковым оно и является), и вы назвали бы его дроном, я бы оскорбился».

    Помимо этого всего, Кумар также говорит, что называть робота с четырьмя роторами «квадрокоптером» — это значит коверкать язык. «Квад означает четыре. Коптер — сокращение от вертолета, геликоптера. Квадрокоптер означает четыре вертолета. Робот с четырьмя роторами является вертолетом, может, даже квадроторным вертолетом. Это не набор из четырех аппаратов».

    Как же называть «дроны»? Кумар говорит следующее: «Военные используют ДПЛА (дистанционно пилотируемые летательные аппараты). Когда аппарат является автономным (как в нашем случае), называйте роботом».

    Опасность дронов — не вторжение в личную жизнь

    Кумар признает, что многие люди живут в страхе перед дронами с камерами. Но проблема в том, что законодательство, разработанное для борьбы с такими угрозами конфиденциальности, на самом деле не имеет ничего общего с работой ДПЛА.

    Федеральное агентство воздушного транспорта США сообщает, что вам запрещено управлять личным дроном на высоте ниже 100 метров над частной собственностью. Но разве удержание дрона на высоте 103 метров можно назвать решением проблемы? Жутковатый сосед, опирающийся на ваш забор и делающий снимки со своего телефона, представляет собой куда большую угрозу вашей личной жизни, и куда более реалистичную.

    «Задумываются ли люди о числе снимков с ними в Интернете, которые были сделаны без их ведома с помощью смартфонов и цифровых камер? — спрашивает Кумар. — Почему дронам нельзя делать то, что делает, например, Google Earth (правда, уже не делает)?».

    Мэри Каммингс, адъюнкт-профессор кафедры машиностроения и материаловедения в Университете Дьюка, приводит еще более хороший аргумент.

    «На самом деле, довольно трудно определить, что человек на земле видит с помощью камеры дрона, — говорит он. — Это как смотреть через печную заслонку». У военных есть ресурсы и обученный персонал, который может проводить куда более качественное наблюдение, поэтому Каммингс считает, что переживать о том, что кто-то будет наблюдать за вами с помощью частного дрона, вообще не стоит.

    Брендан Шульман, адвокат, подкованный в вопросах законов, связанных с БПЛА, указывает на то, что нам не нужны специальные законы, чтобы предотвратить вторжение дронов в нашу частную жизнь. «Люди иногда не понимают, что уже существуют законы, охраняющие частную жизнь от подглядывания, наблюдения, незаконного вторжения и так далее, и это можно применить к дронам, поэтому нет никакого смысла городить огород. Если кто-то и вторгнется в частную жизнь, этот проступок можно назвать незаконным вне зависимости от технологий, которые используются».

    Впрочем, вы наверное переживаете не столько о наблюдении за вами, сколько о том, что технологии вроде летающих роботов могут быть использованы для гнусных целей, попав не в те руки?

    «Любой дрон может быть взломан умным студентом за час, — говорит Виджей Кумар. — Разве не об этом нам стоит беспокоиться? Хотя FAA обвиняют в медлительности, агентство единственное серьезно думает о безопасности. Меня удивляет также, что любители могут использовать дронов в населенных пунктах, тогда как водителям нужны права, чтобы водить».

    Это не машины для убийства

    В общественное сознание дроны-беспилотники начали проникать в последнее десятилетие, когда США начали использовать их в конфликтных зонах на Ближнем Востоке. Атакующие БПЛА обросли негативным ореолом, который остается и по сей день.

    «Дроны — это просто платформа, с которой мы в США запускаем оружие, — говорит Каммингс. — Люди часто обвиняют дроны в нанесении излишнего ущерба при военных ударах, но нет никаких сомнений в том, что дроны наносят намного меньше ущерба, нежели военные пилотируемые самолеты. Люди хотят обвинять технологии, тогда как реальным виновником является политика».

    Они не могут сбивать самолеты

    Реактивный двигатель, случайно засосавший летающий высоко дрон, весьма маловероятное событие, а шансы на то, что это случится, еще меньше.

    Адвокат Шульман отмечает, что пилоты замечали модели самолетов в своих окрестностях годами, но только в прошлом году FAA начало требовать от пилотов и управления воздушным движением сообщать о всех появлениях дронов в рамках системы национальной безопасности. Из этих 190 случаев, как отмечает Шульман, СМИ описали большинство как «почти вот-вот столкнулись».

    В большинстве этих «вот-вот»-случаев, наблюдения проводились с земли, в иных ситуациях не представляли угрозы. В некоторых случаях было не совсем понятно, действительно ли пилот заметил дрон. Маловероятно, что дрон может достичь высоты хотя бы в триста метров — и даже если и так, то новейшие модели вроде Phantom 3 уже идут с геопозиционированием, которое автоматически активирует GPS во избежание подлета к ближайшим аэропортам.

    Вы не услышите его за километр

    Хотя название «дрон» может вызывать ассоциации с шумным жужжащим насекомым, такая характеристика неприменима ко всем без исключения летающим роботам.

    «Коммерческие роторные дроны вроде DJI и 3DR довольно шумные, и Безос, говорят, отмечал, что нынешние дроны Amazon слишком громкие», — говорит Тодд Хамфрис, доцент аэрокосмической инженерии в Университете Техаса в Остине. Его исследовательская группа первой доказала, что БПЛА можно управлять с помощью GPS-сигналов от внешнего источника.

    «Однако глайдеры с неподвижным крылом, или роторкрафты, в состоянии почти свободного падения могут быть тихими, как воры ночью, — говорит Хамфрис. — Это адресуется тем, кто надеется обнаруживать дроны по их акустической сигнатуре, включая секретную службу, охраняющую Белый дом».

    Это может быть проблемой для компаний, которые обещают ловить подозрительные дроны по их акустической сигнатуре — то есть по уникальному звуку, который издает каждый тип дрона. Такие компании уже существуют в Японии и США.

    Снижение шумности дронов является одной из основных задач области технологии БПЛА: в Великобритании, например, Королевское общество защиты птиц использует крошечный дрон с шестью электродвигателями для наблюдения за исчезающими видами британских птиц. Общество утверждает, что окружающий шум вроде ветра заглушает робота настолько, что тот может подкрадываться вплотную к животным.

    Для управления дроном не нужен человек

    Есть много историй о неких сомнительных персонажах, которые увлекаются запуском дронов ради привлечения туристов, причем издалека. Но БПЛА становятся все более и более автономными в полном смысле этого слова. Следовательно, никто их не контролирует. «БПЛА может обнаружить цель на земле и автоматически следовать или отслеживать движение цели без участия пилота», — говорит Хью Лиу, профессор Института аэрокосмических исследований при Университете Торонто.

    Мы уже наблюдаем эти автономные возможности на примерах коммерческих дронов, которые могут автоматически следовать за хозяином. DJI представляет собой дрон, который позволяет вам создавать заранее путевые отметки GPS, которые робот должен «пройти, а затем отправиться в самоуправляемое путешествие». Также проводятся исследования, позволяющие дронам автоматически следовать друг за другом, подобно пчелам в рое или птицам в стае.

    Это не игрушки

    Хотя некоторые БПЛА представляют собой игрушки с дистанционным управлением, большинство все же нет. Это полноценные роботы, за которыми требуется надлежащий уход.

    Лиу говорит, что БПЛА — это «не просто один транспорт», а «интегрированная система», полная бортовых датчиков, летных приводов и тому подобного. И подобно Кумару, Лиу предпочитает термин «беспилотная летательная система», а не БПЛА.

    «Очевидным примером будет то, что когда кто-то запускает модель самолета, это забавный спорт по управлению машиной, — говорит Лиу. — Но когда эта машина оснащается камерой, мы все восхищаемся снимками в полете. Я предпочитаю использовать термин «беспилотная летательная система», а не БПЛА, чтобы подчеркнуть наличие системы».

    Помехи в сигналах не приводят к падению дронов

    Тодд Хамфрис говорит, что еще один миф, с которым он борется, это то, что мы можем сбить дроны с неба, если заглушить их сигналы связи. Однако почти все GPS-управляемые дроны обладают системой защиты от такого события, которая называет «протокол потери связи». Этот протокол гарантирует, что заглушенный дрон автоматически отправит в себя в безопасное и заранее определенное место, которое хакер изменить не сможет.

    «Более того, дроны могут быть настроены на игнорирование сообщений с земли во время полета, — объясняет он. — В таком режиме никто, даже законный оператор, не сможет удержать их от выполнения своей миссии. Режим «я вас не слышу» может быть привлекательным для вандалов или террористов, которые захотят превратить свой дрон в самогонную крылатую ракету».

    Они не будут доставлять вам почту или пиццу (в ближайшее время)

    Многие люди считают, что БПЛА в конечном счете наводнят окрестности и будут сбрасывать грузы у порога, подобно летающим роботам-молочникам. Но до этого нам еще далеко.

    Мэри Каммингс говорит, что почтовые дроны не могут лететь слишком далеко и очень плохо переносят плохую погоду. Впрочем, в будущем мы можем увидеть все это, но скорее их будут использовать для поисково-спасательных операций. Дроны уже спасают потерявшихся туристов, например, доставляют медикаменты в труднодоступные районы или гуманитарную помощь в зоны боевых действий.

    Все будет, но не сразу. Каммингс говорит, что «необходимо провести много работы в разработке новой парадигмы управления воздушным движением, а также убедиться, что эта новая технология будет надежной на фоне погоды и злонамеренных людей. Мой семилетний сын наверняка будет бросать камни, пытаясь сбить дрон».

    hi-news.ru

    Описание дронов (мультикоптеров)

    Дрон (или летающая камера) представляет собой беспилотный летальный аппарат, который имеет небольшие размеры и изначально был призван использоваться только в военном назначении.

    В связи с тем, что технологии развиваются крайне стремительно, дроны уже давно не считаются супер-технологией будущего. Дроны приобретают более широкое поле деятельности, сейчас в основном они используются для съёмки видео с воздуха.

    Главная особенность дрона заключается в том, что управлять им не так сложно, как другими беспилотными летательными аппаратами. Кроме этого, при относительно небольших размерах, дрон способен поднимать в воздух профессиональные кинокамеры.

    Строение дрона (кстати, второе название - мультикоптер)

    Дело в том, что дроны делятся на несколько классов, и именно от этого зависит уровень сложности устройства. Так или иначе, в общем, дрон состоит из:

    Рамы, и электромоторов на которых располагаются пропеллеры

    Центрального корпуса, внутри которого расположена вся электроника

    Видеокамеры и гиростабилизированного подвеса для камеры

    Некоторые модели коптеров изначально идут с видеокамерой, но чаще видеокамера устанавливается отдельно под конкретные задачи аэросъёмки. В любом случае, для воздушной съёмки, камера должна иметь хотя бы Full HD разрешение, а лучше 4К.

    Принцип работы дронов

    Принцип работы дрона достаточно прост. Его управление осуществляется при помощи дистанционного пульта. Дрон поднимается в воздух, а удержаться ему удается потому, что внутри есть электронный гироскоп, GPS/Glonass, полетный контроллер и регуляторы оборотов двигателей, его пропеллеры вращаются в разные стороны: два пропеллера в одну сторону, два в другую (3/3, 4/4).

    Когда винты одновременно начинают вращаться, дрон поднимается в воздух.

    Если хотя бы один из четырех пропеллеров будет вращаться быстрее, чем все остальные, дрон летит в соответствующую стороны. Как говорилось ранее, дроны бывают разных размеров, поэтому они предназначены для различных целей.

    1. Съёмка видео с воздуха.

    Видеосъемка с воздуха всегда была очень дорогостоящей - ведь надо было нанимать пассажирский вертолет, ставить на него специальную операторскую технику и сажать на борт целую съёмочную команду. При этом такая съёмка с вертолета имела много недостатков. С появлением мультикоптеров съёмка с воздуха стала намного доступнее и качественнее, при этом стоимость аэросъемки заметно снизилась.

    2. Коптеры – фотографы

    Аэросъемка всегда являлась сильной стороной устройств, которые называются дронами. В тех сложных местах, в которых раньше использовались самолеты или вертолеты, естественно с пилотами, теперь в воздух поднимаются беспилотные и компактные дроны, которые называют летающей камерой. Квадрокоптеры используются как в профессиональных целях - для съёмки недвижимости с воздуха, аэросъёмки земельного участка, художественной аэросъемки, так и в развлекательных - для съемки флэшмобов, свадеб и корпоративов.

    3. Дроны-курьеры

    Эти устройства предназначены для того, чтобы доставлять человеку необходимые вещи, посылки, и даже еду. Применение дронов в сфере обслуживания только приобретает свою популярность, но уже имеет несомненный успех. Человек может сделать заказ на расстоянии при помощи своего гаджета, а дрон доставит его.

    4. Дрон-строитель

    Такие дроны уже имеют более внушительные размеры, поскольку их основная задача поднимать и переносить тяжелые грузы и материалы, которые необходимы для стройки. В этой области дронам есть где развиваться как аппаратно, так и программно. В ближайшее время дроны-строители не смогут заменить реального человека, но разработки в этом направлении усиленно ведутся.

    5. Патрульный дрон.

    Все чаще дроны из поля боля перемещаются в мирную жизнь. Этот видов дронов призван защищать общественный порядок. Дроны будут помогать органам правопорядка настолько, насколько это возможно. Они тестируются на открытых территориях и весьма успешно. Особенно незаменимы патрульные дроны на больших расстояниях. Для того, чтобы не отправлять патруль на сотни километров осматривать границу, туда запускаются беспилотники, которые выполняют аналогичную функцию. Люди во всем мире неоднозначно относятся к дронам: некоторые считают их бесполезными, некоторые полезными, некоторые опасными, другие удобными и практичными. При всем при этом, дроны стремительно развиваются и спустя некоторое время станут неотъемлимой частью жизни человека.

    www.abros.ru


    Смотрите также