RCV - Remote Aerial Vehicle ... video zde
Praktické zkušenosti s provozováním RC modelů mě vedly k zamyšlení, které se týkalo bezbežnosti provozu. Při provozu modelů s videosystémem - kamera, fotoaparát - bylo zapotřebí vytvořit systém, který by se vyznačoval jistou dávkou “umělé inteligence” a ta by byla v mezních případech schopna sama model řídit.
Prvotním kritériem takového systému bylo vytvoření “Head-Up” displeje, který by pilota informoval o parametrech letu, a přitom jej neobtěžoval svojí složitostí nebo neodvracel jeho pozornost. Aby byla informace pro pilota rychle čitelná a nebylo třeba další přenosové zařízení, byly informace o letu zakomponovány do kontrolního videosignálu, který se přenáší na zem a podle kterého může pilot (pouze jedna osoba) celý model řídit a přitom přesně vědět, kde se právě nachází. Zařízení bylo vyvíjeno několik let a výsledkem snažení je modul Aeroústředny - tím jsem se dostal do oblasti RAV letounů, tedy aparátů, které jestě samy o sobě nejsou schopny rozhodovat bez zásahu lidského elementu na dálku,
Aeroústředna pilotovi poskytuje tyto údaje:
- Grafickou navigační lištu (kompas) k cíli
- Letový kurz
- Navigační kurz
- Informaci, zda je rychlejší “točit” levou nebo pravou zatáčku k cíli
- Odchylku od trati
- Vzdálenost od waipointu
- Zemskou rychlost
- Vzdušnou rychlost
- Výšku nad místěm startu
- Napětí v palubní síti
- Proud do hlavního motoru (max. 100A)
- doplňkově může být nainstalováno (odzkoušeno, ale nepoužíváno) měření kurzu magnetometrem 2D
Zkoušky ukázaly, že jakýkoliv model vybavený Aeroústřednou lze bez problémů řídit na vzdálenosti, při kterých model ze země stěží vidíte (prakticky nejste schopni identifikovat jeho letovou polohu), popřípadě model nevidíte vůbec.
Zkoušky letových vlastností a parametrů sebou ale přinesly další fenomén, který jsem si dopředu nemohl uvědomit - tedy situaci, kdy se pilot “vžil” do pozice nikoliv vzdáleného pozorovatele někde na letišti, ale pilota, sedícího a řídícího model, jako by to byl opravdový letoun (realita letu Vás opravdu vtáhne do děje...). Toto vše mělo společné jedno - přestanete si uvědomovat, že spojnicí mezi Vámi (pilotem stojícím na letišti) a letícím modelem (kdesi v dáli) je pouze rádiový signál - a ten má bohužel omezený dosah. Co s tím ?
Přišel nutně další vývojový stupeň a tím je návratový systém, který by v případě ztráty ovládacího signálu (z RC soupravy) byl schopen plně převzít kontrolu nad letícím modelem a sám zařídit, aby se model vrátil nad místo startu - zde již pilot převezme model opět pod svoji kontrolu a bezpečně přistane.
S využitím zkušeností z konstrukce již ověřované Aeroústředny tak mohl vzniknout systém, který ve spolupráci s GPS příjmačem a několika dalšími moduly byl schopen samostatného letu - a to jak po předem definované trati, tak jen jako návratový systém nad místo startu. Začal se rodit UAV systém.
Systém obsahuje:
- GPS příjmač
- Umělý horizont 2D
- Modul konstantní polohy Z
- Modul konstantní rychlosti
Pro testování systému byl postaven vhodný model poháněný elektromotorem - stabilní a pamalý. Průměrná rychlost letu se pohybuje v rozmezí 35-40 km/h, letová doba s motorem bězícím v ekonomickém režimu okolo 40 minut. Z těchto parametrů lze přibližně určit letový rádius a to do 15 km - počítáme cestu tam a zpět.
A toto vše zvládnout pro jednoduchost obsluhy bez spalovacího motoru, pouze na elektropohon. Takto vybavený model byl testován cca 50-ti starty, z nichž 100 % bylo úspěšných na návrat modelu. Několik letů obnášelo testování přesnosti GPS systému a jeho vlastností - jako byl třeba let po “utahované” spirálové trati, křížení tratí, minimální vzdálenosti waipointů a pod. Nicnéně pokud se stalo, že mikroprocesor nedokázal najít vhodné řešení, byla vždy možnost zásahu operátora-pilota ze země.
Celý systém je vytvořen s důrazem na jednoduchost obsluhy a to jak software, tak modelu. Model je na elektropohon (opravdu zde vidím výhodu oproti benzínovému pohonu), tedy pouze nabít akumulátor, přijet na místo startu, předem nebo na místě naprogramovat příjmač GPS, nahrát parametry letu do modelu a odstartovat - buď hodem z ruky nebo rozjezdem po zemi. S modelem nastoupáte do letové hladiny a ... a můžete vypnout RC vysílače - tím se aktivuje systém automatického pilota UAV. V tuto chvíli již není třeba zasahovat do řízení a vysílací RC soupravu můžete odložit - model vykoná v dané letové hladině předem vytyčenou trať nastavenou rychlostí, sám se vrátí nad počáteční bod a nad ním zůstane kroužit do doby, než opět zapnete RC souravu a sami přistanete. Přistání je možné (pokud je místo a podmínky) také na autopilota, ale je třeba nastavit ručně směr a přistávací rychlost.
Systém byl otestován i v modelu na spalovací pohon (akrobatická model, motor 40 ccm, vlastnosti modelu - labilní) do rychlosti 100 km/h. Pracoval naprosto shodně jako na pomalém a stabilním testovacím modelu. Je tedy, pokud by bylo potřeba používat větší a rychlejší model, možné takto zvětšit jak nosnost, tak i letový rádius. Vše pouze závisí na požadavcích klienta.
Praktické využití
- Nestandardní situace, monitoring v naprogramované lokalitě
- Doprava kontejneru na předem určené místo a jeho odhozením ( například záchrana života v nepřístupných místech).
- On-line monitoring dopravních situací a nehod
- On-line / Off-Line monitoring objektů pro specielní zásahové jednotky
- Požární monitoring
- Policejní monitoring
- Horská služba
- Dočasné pokrytí jakýmkoliv signálem - umístěním převaděče na palubu modelu
- Monitoring akcí (například CzechTech)
- Letící terč pro nácvik vojsk
- Letový trenažér
- Průzkumný prostředek pro specielní vojska
Model je možné vybavit buď kamerou - pro přímý přenos situace (On-Line), nebo fotoaparátem (Off-line) pro pořízení snímků z oblastí v operačním rádiusu od 6 - 15 km (platné pro elektrolet).
Rád bych celý systém opatřili bezpečnostním zařízením (záchranný padák), které by ještě zvýšilo bezpečnost provozu i v situacích, kdy i sebelepší počítač ztratí "hlavu".
V současné době vyvíjím modul proměnné polohy Z v prostoru, který bude mít za úkol sám řídit a měnit polohu modelu v ose Z. S tím souvisí i definice vykonávaných úkolů během letu, jako je odhození kontejneru nebo vyfocení “čehokoliv” v zadané oblasti, popřípadě nasbírání vzorků vzduchu.