Дронам и малой авиации нужна сверхнадежная бортовая электроника. Главная задача — навигация: аппарат должен стабилизироваться, держать курс и понимать свои координаты даже там, где наглухо пропадает сигнал GPS/ГЛОНАСС.
За всё это отвечают инерциальные системы. Ниже мы разберем, как выбрать инерциальные датчики для БПЛА, какие технологии сейчас ставят на борт и почему инженеры-конструкторы так молятся на концепцию SWaP.
Роль инерциальных датчиков в беспилотной авиации
В воздухе дрон постоянно трясет. Порывы ветра, вибрация от винтов, перепады давления и температуры — чтобы автопилот успевал выравнивать аппарат, ему нужен непрерывный поток данных о линейных ускорениях и углах наклона по всем трем осям (X, Y, Z).
Собирают эти данные гироскопы для дронов и акселерометры. Обычно их объединяют в готовые инерциальные модули (IMU) или курсовертикали (AHRS). С их помощью беспилотник:
Продолжает полет по координатам, когда заглушили спутники;
Плавно ведет камеру или радар, компенсируя рывки.
Концепция SWaP: почему это важно
В авиации каждый грамм веса на счету. В отличие от больших самолетов, у беспилотников жесткий лимит по весу и емкости батареи. Поэтому компоненты всегда подбирают по правилу SWaP (англ. Size, Weight, and Power — габариты, вес, энергопотребление).
Идеальный навигационный модуль — это крошечный, почти невесомый датчик, который потребляет минимум энергии, но выдает точность тактического уровня.
Почему все перешли на MEMS
Долгое время гироскопы для авиации делали на базе лазеров (ЛГ) или оптоволокна (ВОГ). Это эталон точности, но для коммерческих коптеров они слишком тяжелые, громоздкие и дорогие.
Рынок изменился с появлением mems гироскопов (микроэлектромеханических гироскопов). Это миниатюрные структуры, выращенные на кремниевых чипах.
В чем их плюсы для БПЛА:
Крошечный вес: готовый многоосный модуль часто весит меньше 50 граммов.
Минимум потребления: для электрических мультикоптеров важен каждый миллиампер.
Защита от вибраций: внутри нет крупных подвижных деталей, поэтому тряска от моторов им не страшна.
Сейчас тактические MEMS-модули по стабильности нуля почти догнали базовые ВОГ. Для легких и средних дронов — это стандарт индустрии.
Решения для профессиональной авиации и дронов
Как выбрать датчик? Всё зависит от полетного задания.
Собираете легкий FPV, агродрон, военный дрон или коптер для мониторинга? Хватит микромодулей. Например, легкие высокочастотные гироскопы для дронов серии SSG-DFM95 отлично переваривают резкие маневры и быстро передают данные на полетный контроллер.
Проектируете самолетное крыло, дальнолет или тяжелый мультикоптер? Тут нужен долгий автономный полет и точная навигация. Ставят интегрированные комплексы — такие как инерциальные датчики для бплаSSI-NS207N. Они сами фильтруют шумы и могут долго вести аппарат по курсу вообще без оглядки на спутники.
Точная инерциальная система — это гарантия, что дрон вернется на базу. При проектировании главное — найти рабочий компромисс между точностью датчиков и жесткими рамками SWaP.
Инерциальные датчики и гироскопы для БПЛА и малой авиации: как выбрать модуль для стабилизации и навигации
Дронам и малой авиации нужна сверхнадежная бортовая электроника. Главная задача — навигация: аппарат должен стабилизироваться, держать курс и понимать свои координаты даже там, где наглухо пропадает сигнал GPS/ГЛОНАСС.
За всё это отвечают инерциальные системы. Ниже мы разберем, как выбрать инерциальные датчики для БПЛА, какие технологии сейчас ставят на борт и почему инженеры-конструкторы так молятся на концепцию SWaP.
Роль инерциальных датчиков в беспилотной авиации
В воздухе дрон постоянно трясет. Порывы ветра, вибрация от винтов, перепады давления и температуры — чтобы автопилот успевал выравнивать аппарат, ему нужен непрерывный поток данных о линейных ускорениях и углах наклона по всем трем осям (X, Y, Z).
Собирают эти данные гироскопы для дронов и акселерометры. Обычно их объединяют в готовые инерциальные модули (IMU) или курсовертикали (AHRS). С их помощью беспилотник:
Концепция SWaP: почему это важно
В авиации каждый грамм веса на счету. В отличие от больших самолетов, у беспилотников жесткий лимит по весу и емкости батареи. Поэтому компоненты всегда подбирают по правилу SWaP (англ. Size, Weight, and Power — габариты, вес, энергопотребление).
Идеальный навигационный модуль — это крошечный, почти невесомый датчик, который потребляет минимум энергии, но выдает точность тактического уровня.
Почему все перешли на MEMS
Долгое время гироскопы для авиации делали на базе лазеров (ЛГ) или оптоволокна (ВОГ). Это эталон точности, но для коммерческих коптеров они слишком тяжелые, громоздкие и дорогие.
Рынок изменился с появлением mems гироскопов (микроэлектромеханических гироскопов). Это миниатюрные структуры, выращенные на кремниевых чипах.
В чем их плюсы для БПЛА:
Сейчас тактические MEMS-модули по стабильности нуля почти догнали базовые ВОГ. Для легких и средних дронов — это стандарт индустрии.
Решения для профессиональной авиации и дронов
Как выбрать датчик? Всё зависит от полетного задания.
Собираете легкий FPV, агродрон, военный дрон или коптер для мониторинга? Хватит микромодулей. Например, легкие высокочастотные гироскопы для дронов серии SSG-DFM95 отлично переваривают резкие маневры и быстро передают данные на полетный контроллер.
Проектируете самолетное крыло, дальнолет или тяжелый мультикоптер? Тут нужен долгий автономный полет и точная навигация. Ставят интегрированные комплексы — такие как инерциальные датчики для бпла SSI-NS207N. Они сами фильтруют шумы и могут долго вести аппарат по курсу вообще без оглядки на спутники.
SSI-NS207
Инерциальная навигационная система
Загрузить техническую документацию
Загрузить брошюру
SSG-DFM95
Одноосный волоконно-оптический гироскоп
Загрузить техническую документацию
Загрузить брошюру
Итоги
Точная инерциальная система — это гарантия, что дрон вернется на базу. При проектировании главное — найти рабочий компромисс между точностью датчиков и жесткими рамками SWaP.
устройство, датчики ориентации и сферы применения