VTOL
UAV
VTOL UAV Inerciális mérőrendszer kiválasztása vezetőnélküli repülőeszközök számára Árvai László, Doktorandusz, ZMNE
TAVASZI SZÉL, 2011.04.16
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
VTOL
Tartalom Fejezet
Témakör
1.
Vezető nélküli repülőeszközök
2.
Inerciális mérőrendszerek feladata
3.
Inerciális mérőrendszerek rövid története
4.
Inerciális mérőrendszerek kiválasztásának szempontjai
5.
Összefoglalás
TAVASZI SZÉL, 2011.04.16
0. TARTALOM
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
UAV
Vezető nélküli repülőeszközök
VTOL
Katonai felhasználás: • Felderítés • Térképészet, távérzékelés • Csapásmérés Polgári felhasználás: • Természeti katasztrófák megfigyelése • Ipari katasztrófák, erdőtüzek megfigyelése, elhárítása • Térképészet • Mezőgazdasági megfigyelések (belvíz, várható termés) • Rendvédelmi feladatok TAVASZI SZÉL, 2011.04.16
1. VEZETŐ NÉLKÜLI REPÜLŐESZKÖZÖK
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
UAV
Vezető nélküli repülőeszközök
VTOL
Az irányítás főbb követelményei: • Minél nagyobb fokú autonómia • Kapcsolat megszakadása esetén teljesen autonóm működés • Repülés kritikus szakaszainak automatizálása a géptörések elkerülése végett • Kevésbé képzett személyzet is alkalmas legyen az üzemeltetésre
Intelligens fedélzeti repülésvezérlő rendszer TAVASZI SZÉL, 2011.04.16
1. VEZETŐ NÉLKÜLI REPÜLŐESZKÖZÖK
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
UAV
VTOL
Inerciális mérőrendszer Vertical axis Longitudinal axis
Lateral axis
X
Y (Pitch)
Z
(Roll )
(Yaw)
Az inerciális mérőrendszer feladata: • Alapvető információk szolgáltatása a repülésstabilizáló rendszer számára • Repülőgép mindenkori térbeli orientációjának meghatározása egy földhöz kötött koordinátarendszerben • A repülőgép tengelyei mentén fellépő sebesség és gyorsulás adatok szolgáltatása TAVASZI SZÉL, 2011.04.16
2. INERCIÁLIS MÉRŐRENDSZER FELADATA
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
UAV
Inerciális mérőrendszerek története
VTOL
UAV
• 19. század pörgettyűs iránytű (iránymutató) • V2 rakéta: kéttengelyes giroszkóp • A ‘70-es évek előtt jellemzően mechanikus megoldások • ’70-es évek vége optikai (mozgó alkatrész nélküli) • ‘80- as évek: első polgári repülésben alkalmazott, mozgó alkatrészt nem tartalmazó giroszkóp (Boeing 757) • ‘90-es évek: félvezetős giroszkóp TAVASZI SZÉL, 2011.04.16
2. INERCIÁLIS MÉRŐRENDSZER TÖRTÉNETE
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
Félvezető alapú szenzorok (MEMS)
VTOL
A félvezető alapú szenzorok megjelenésével mind a méret, az energiafogyasztás és az ár is mérsékelhető volt
TAVASZI SZÉL, 2011.04.16
2. INERCIÁLIS MÉRŐRENDSZER TÖRTÉNETE
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
UAV
Inerciális mérőrendszer kiválasztása
VTOL
UAV
Főbb paraméterek: • Pontosság, Stabilitás, Méret, Energiafogyasztás, Ár Követelmények vezetőnélküli repülőeszközök esetén: • Kis méret, alacsony energiafogyasztás, nagy pontosság és stabilitás, elfogadható ár Félvezetős szenzorok teljesítik: • Kis méret, alacsony energiafogyasztás, elfogadható ár
Pontosság és stabilitás? TAVASZI SZÉL, 2011.04.16
3. INERCIÁLIS MÉRŐRENDSZEREK KIVÁLASZTÁSÁNAK SZEMPONTJAI
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
Különböző technológiák pontossága
TAVASZI SZÉL, 2011.04.16
3. INERCIÁLIS MÉRŐRENDSZEREK KIVÁLASZTÁSÁNAK SZEMPONTJAI
VTOL
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
UAV
Különböző technológiák összehasonlítása Szenzor típusa
Ár
Pontosság Energia /Stabilitás igény
Méret
Mechanikai
-
++
-
--
Optikai
+
+
-
-
Félvezetős
++
-
++
++
VTOL
A stabilitás és pontosság kivételével minden paraméterében jobb a félvezető alapú szenzor.
Pontosság javítása utólagos adatfeldolgozással
TAVASZI SZÉL, 2011.04.16
3. INERCIÁLIS MÉRŐRENDSZEREK KIVÁLASZTÁSÁNAK SZEMPONTJAI
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
UAV
Adatfeldolgozás (Szenzor fúzió)
VTOL
Az inerciális mérőrendszer szenzorai három alapvető információt szolgáltatnak (3D): • Szögsebesség (gyro) • Gyorsulás • Mágneses térerősség (iránytű) A különböző szenzorok hibái különböző okokra vezethető vissza, ezért jellegük is más és bizonyos mértékben az adatok átfedik egymást
Több szenzor jelének együttes feldolgozásával lehetőség van a egyedi szenzorhibák kiküszöbölésére (szenzor fúzió) TAVASZI SZÉL, 2011.04.16
3. INERCIÁLIS MÉRŐRENDSZEREK KIVÁLASZTÁSÁNAK SZEMPONTJAI
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
UAV
Adatfeldolgozás (szenzorfúzió)
VTOL
• Utólagos szűréssel (pl. Kálmán szűrő) javítható a szenzorok pontossága • Más szenzorok pl. GPS is bevonható a fúzióba TAVASZI SZÉL, 2011.04.16
3. INERCIÁLIS MÉRŐRENDSZEREK KIVÁLASZTÁSÁNAK SZEMPONTJAI
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
UAV
Összefoglalás
VTOL
• Vezetőnélküli repülőeszközök számára az optimális inerciális mérőrendszer félvezető alapú szenzorokra épül • Előnyei mellett egyetlen hátrányuk az alacsonyabb pontosság és stabilitás • Utólagos adatfeldolgozással (szenzor fúzió) azonban ez jelentősen javítható
TAVASZI SZÉL, 2011.04.16
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
UAV
VTOL
Köszönöm megtisztelő figyelmüket!
TAVASZI SZÉL, 2011.04.16
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
UAV
