VTOL
UAV
VTOL UAV Moduláris fedélzeti elektronika fejlesztése pilóta nélküli repülőgépek számára Árvai László, Doktorandusz, ZMNE
Moduláris fedélzeti elektronika fejlesztése pilóta nélküli repülőgépek számára
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
VTOL
Tartalom
Fejezet
UAV
Témakör
1.
Fedélzeti elektronika tulajdonságai
2.
Modularitás
3.
Funkcionális blokkvázlat
4.
Modulok bemutatása
5.
Összefoglalás
Moduláris fedélzeti elektronika fejlesztése pilóta nélküli repülőgépek számára
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
Miért saját fejlesztés?
VTOL
UAV
• Hézag a “játék” és a professzinális fedélzeti elektronikák között • Költségérzékenység • Hozzájárulás, illetve felhasználása a nyílt forráskódú közösség eredményeinek • Rugalmasság
Moduláris fedélzeti elektronika fejlesztése pilóta nélküli repülőgépek számára
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
Fedélzeti elektronika feladatai, tulajdonságai
VTOL
UAV
• Repülőgép stabilizálása, irányítása, navigálása • Hasznos teher működtetése • Elektromos energia biztosítása • Energiamenedzsment • Kommunikáció: távirányítás, telemetria • Repülési adatrögzítés • Kis méret, kis fogyasztás • Robosztusság, megbízhatóság • HIL (Hardware-in-the-loop) szimulációs képesség • Egyszerű bővíthetőség, könnyű módosíthatóság
Moduláris felépítés Moduláris fedélzeti elektronika fejlesztése pilóta nélküli repülőgépek számára
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
VTOL
Modularitás
UAV
• Szoftver és hardver modularitás együtt • Szabványos HW, SW interface a modulok között • Feladatok felolsztása kisebb részekre • Egyszerűbb tesztelhetőség • Egységes zárt busz a modulok között (kommunikáció, tápellátás) • Független buszrendszer a külső egységek számára
• Megbízható elektromos kapcsolat a modulok között • Modulok biztonságos mechanikai rögzítése (egymáshoz és a sárkányhoz is)
Moduláris fedélzeti elektronika fejlesztése pilóta nélküli repülőgépek számára
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
VTOL
Fedélzeti elektronika blokkvázlata Repülésvezérlő modul Tehetetlenségi mérőrendszer (gyorsulás, gyro, mágneses térerő)
Barometrikus magasságmérés
Alaplap (központi modul) Belső I2C bus (2x)
UAV
Kommunikációs modul Kommunikáció (telemetria, távvezérlés)
Elektromos tápellátás és energiamenedzsment Repülési adatrögzítő
Külső interfészek (R/C távirányító, szervó, I2C, CAN, digitális, analóg)
Moduláris fedélzeti elektronika fejlesztése pilóta nélküli repülőgépek számára
Külső CAN busz busz
Navigáció
Külső I2 I2C C bus buszz
Repülés stabilzálás
GPS modul
Műholdas navigáció (GPS)
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
Alaplap
VTOL
UAV
• Két modulhely • Tápegységek (3.3V@1A,
[email protected], 5V@3A) • Túlterhelés védelem • Áramfelvétel mérése • Akkumulátor feszültségmérés és menedzsment • 6 db R/C szervó kimenet • PPM R/C távirányító bement • Bridge funkció a belső (I2C) és a külső (I2C, CAN) buszok között • Digitális kimenetek (2db) • Analóg bemenetek (3db)
Moduláris fedélzeti elektronika fejlesztése pilóta nélküli repülőgépek számára
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
Kommunikációs modul
VTOL
UAV
• Rövid távolságú (WiFi) kapcsolat biztosítása a földi állomással • Telemetriás adatok küldése • Beavatkozó parancsok fogadása • Repülési adatrögzítés microSD kártyán • USB interface biztosítása a HIL tesztekhez, illetve a konfiguráláshoz • Beépített microcontroller a vezeték nélküli TCP/IP stack és az SD kártya fájlrendszerének kezeléséhez • Csatlakozás a belső I2C buszra
Moduláris fedélzeti elektronika fejlesztése pilóta nélküli repülőgépek számára
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
Repülésvezérlő modul
VTOL
UAV
• Félvezető alapú tehetetlenségi navigációs rendszer (IMU) • 3-tengelyes, 16-bites giroszkóp (L3G4200D) • 3-tengelyes 16-bites gyorsulásmérő (LSM303DLH) • 3-tengelyes 16-bites mágneses térerősségmérő (LSM303DLH)
• Barometrikus magasságmérő (MPXH6115) • 32-bites, 80MIPS teljesítményű processzor az adatfeldolgozáshoz • Csatlakozás a belső I2C buszra • USB interface biztosítása a beállításhoz, kalibrációhoz
Moduláris fedélzeti elektronika fejlesztése pilóta nélküli repülőgépek számára
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
GPS modul
VTOL
UAV
GPS jellemzői: • SUP500F GPS modul • Beépített “smart” antenna • Venus 6 chip • 10Hz-es adatküldés • 2.5m pontosság (CEP) Modul jellemzői: • Mikrokontroller az előzetes adatfeldolgozáshoz • NMEA protokol értelmezés helyben • Csatlakozás a belső I2C buszra
Moduláris fedélzeti elektronika fejlesztése pilóta nélküli repülőgépek számára
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
Motor szabályzó
VTOL
UAV
• Kefe nélküli motorok fordulatszámszabályozása • Max. 50A-es terhelhetőség • Motor diagnosztika • Fordulatszám mérés és szabályozás • Felvett áram mérése, túláramvédelem • Kétirányú kommunikáció (I2C)
Moduláris fedélzeti elektronika fejlesztése pilóta nélküli repülőgépek számára
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
Összefoglalás
VTOL
UAV
A megvalósítandó fedélzeti elektronika főbb tulajdonságai:
• Kis méretű, kompakt felépítésű fedélzeti elektronika • Minden fontos funkció megvalósításra kerül • Könnyű bővíthetőség, javíthatóság • Egyszerűsített tesztelés • Minimális szintű redundancia, hibatűrő képesség • Viszonylagos olcsóság, egyszerűség
Moduláris fedélzeti elektronika fejlesztése pilóta nélküli repülőgépek számára
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
VTOL
UAV
Köszönöm megtisztelő figyelmüket!
Moduláris fedélzeti elektronika fejlesztése pilóta nélküli repülőgépek számára
ÁRVAI LÁSZLÓ, ZMNE
