Вознесенский Евгений Александрович — аспирант
190000, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 67, лит. А
Voznesensky Evgeniy Aleksandrovich — Postgraduate
67/A Bol’shaya Morskaya Str., St. Petersburg, 190000
Майоров Николай Николаевич — доктор технических наук, доцент
190000, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 67, лит. А
Maiorov, Nikolai N. — Dr. of Technical Sciences, associate professor
67/A Bol’shaya Morskaya Str., St. Petersburg, 190000
Терехов Андрей Николаевич — доктор технических наук, профессор
198504, Санкт-Петербург, Петергоф, Университетский проспект, 28
Terekhov Andrey Nikolayevich — Doctor of Technical Sciences, Professor Mathematics & Mechanics Faculty
198504, St. Petersburg, Peterhof, Universitetsky Prospekt, 28
Темой исследования является рассмотрение решения актуальной задачи продления времени выполнения полетных заданий беспилотных транспортных систем мультироторного типа с помощью автоматизированных систем зарядки и подпрограммы автоматизации, которая в настоящее время является одной из востребованных в сфере разработок и пилотных внедрений. В статье рассмотрена ситуация применения беспилотной авиационной системы для выполнения автономных полетов между районом грузового порта, например, для сбора данных для построения цифровых пространственных моделей или для передачи определенного типа грузов. Отмечается, что ввиду значительный размеров и удаленности грузовых терминалов друг от друга необходимо размещение сети автоматизированных зарядных станций. Дано обоснование эффективности выполнения автономных полетов и для решения задачи маршрутизации приведена новая модель полетного задания беспилотной авиационной системы с учетом размещения мест зарядных станций, например, в районах грузового порта. Для решения поставленных задач рассмотрен новый аппаратный комплекс для зарядки беспилотных авиационных систем с учетом приемного модуля с катушкой на борту и наземной системой посадки для зарядки, приведены принципиальные схемы и указаны ограничения для выполнения процесса заряда аккумуляторов. Приведены фрагменты программных кодов автоматизации графического интерфейса вебсервера c отображением всех параметров и расчетом коэффициента полезного действия при зарядке. Обоснован выбор программной среды Arduino IDE. Отмечается возможность использования разработанной автоматизированной станции для заряда аккумуляторов для большого класса беспилотников мультироторного типа. На основе серии эксперименов в летном исследовательском поле лаборатории беспилотных авиационных систем ФГАО ВО ГУАП установлено, что зарядной станции вместе с приемным модулем удалось достигнуть КПД по передаче заряда на уровне 73,7 %. Полученные значения КПД позволяют сделать вывод о возможности ее практического использования для реальных транспортных задач и возможности развертывания сети, в частности, на выделенных специализированных участках грузового порта. Разработанная подпрограмма автоматизации при развертывании сети зарядных станций (например, в разных районах порта) позволяет создать информационную систему мониторинга работы зарядных станций, что значительно повышает управляемость и надежность системы.
The paper considers the situation of using an unmanned aircraft system to perform autonomous flights between cargo port areas, for example, to collect data for building digital spatial models or to transfer a certain type of cargo. It is noted that due to the considerable size and remoteness of cargo terminals from each other it is necessary to place a network of automated charging stations. The efficiency of autonomous flights is substantiated and a new model of flight assignment of an unmanned aircraft system is given for solving the routing problem, taking into account the location of charging station sites, for example, in cargo port areas. To solve the set tasks, a new hardware system for charging unmanned aerial systems considering a receiver module with a coil on board and a ground landing system for charging is considered, circuit diagrams are given and constraints for performing the battery charging process are specified. The fragments of programme codes of automation of the graphical interface of the webserver with display of all parameters and calculation of the coefficient of efficiency at charging are resulted. The choice of Arduino IDE software environment is justified. The possibility of using the developed automated station for battery charging for a large class of drones of mulitirotor type is noted. On the basis of a series of experiments in the flight research field of the laboratory of unmanned aircraft systems of the SUAI, it is established that the charging station together with the receiving module managed to achieve the efficiency of charge transfer at the level of 73.7 %. The obtained values of efficiency allow to draw a conclusion about the possibility of practical use for real transport tasks and the possibility of network deployment, in particular, on the dedicated specialised areas of the cargo port. The developed automation subprogramme for the deployment of a network of charging stations (e. g. in different areas of the port) allows to create an information system for monitoring the operation of charging stations, which significantly increases the controllability and reliability of the system.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.