Automatic control system of an unmanned aerial vehicle with a variable structure

Abstract

The existing approach to information support for the flight of small and miniature unmanned aerial vehicles is based on the use of inertial satellite navigation systems as the main source of information about flight and navigation parameters. However, with this approach, there is a threat of loss of flight information support in the presence of strong radio interference. At the same time, the loss of information about the parameters of the angular orientation, in particular about the angles of roll and pitch, can lead to the loss of the unmanned aerial vehicle itself. And in the absence of navigational information from the satellite navigation system, only a rough micromechanical inertial navigation system is not able to ensure that the unmanned aerial vehicle leaves the zone of radio interference and returns to the starting point. A number of alternative methods for measuring roll and pitch angles, such as pyrometric or magnetometry methods, can be used to store attitude information. Another solution the joint processing of signals from accelerometers and platformless inertial navigation system gyroscopes. For this purpose, various variants of algorithms for complexing this information are being developed, for example, the so-called complementary filters or Kalman filtering algorithms. To solve navigation problems in the absence of information from the satellite navigation system, unmanned aerial vehicle navigation system is usually switched to the aerometric dead reckoning mode. Other approaches to solving navigation problems are also proposed, for example, visual odometry based on information from the onboard unmanned aerial vehicle webcam. Thus, research aimed at improving the reliability of unmanned aerial vehicle flight information support, reducing the risk of its loss, is very relevant.

Існуючий підхід до інформаційного забезпечення польотів малих і мініатюрних безпілотних літальних апаратів базується на використанні інерціальних супутникових навігаційних систем як основного джерела інформації про польотно-навігаційні параметри. Однак при такому підході існує загроза втрати польотно-інформаційного забезпечення за наявності сильних радіоперешкод. При цьому втрата інформації про параметри кутового орієнтування, зокрема про кути крену та тангажу, може призвести до втрати самого безпілотного літального апарата. А за відсутності навігаційної інформації від супутникової навігаційної системи лише груба мікромеханічна інерціальна навігаційна система не здатна забезпечити вихід безпілотного літального апарату із зони радіоперешкод і повернення в точку старту. Ряд альтернативних методів вимірювання кутів крену та тангажу, таких як пірометричні або магнітометричні методи, можна використовувати для зберігання інформації про положення. Ще одне рішення — спільна обробка сигналів акселерометрів і гіроскопів безплатформної інерціальної навігаційної системи. Для цього розробляються різні варіанти алгоритмів комплексування цієї інформації, наприклад, так звані комплементарні фільтри або алгоритми фільтрації Калмана. Для вирішення навігаційних завдань за відсутності інформації від системи супутникової навігації система навігації безпілотного літального апарату зазвичай переводиться в режим аерометричного рахунку. Пропонуються й інші підходи до вирішення завдань навігації, наприклад, візуальна одометрія за інформацією з веб-камери бортового безпілотника. Таким чином, дослідження, спрямовані на підвищення надійності інформаційного забезпечення польотів безпілотних літальних апаратів, зниження ризику її втрати, є дуже актуальними.