Ученые Университета МИСИС совместно со специалистами российской компании «Интеграл» разработали сверхкомпактную навигационную систему НВ-микро для малогабаритных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), как сельскохозяйственного назначения, так и проводящих мониторинг наземной инфраструктуры: трубопроводов, линий передач электричества и т.д. Результаты испытаний на легкомоторном самолете продемонстрировали её точность даже при выполнении фигур высшего пилотажа, а также высокие динамические характеристики.
Зачастую показания МЭМС-датчиков (МикроЭлектроМеханической Системы, т.е. объединяющие в себе микроэлектронные и микромеханические компоненты) на сверхкомпактных БПЛА могут быть искажены сильным нагревом или внешней вибрацией от быстро вращающихся двигателей. Основными способами борьбы с этими погрешностями являются методы программной компенсации ошибок от температурного воздействия и вибрационные амортизаторы. В отличие от большинства систем навигации, НВ-микро включает в себя систему температурной стабилизации для двух МЭМС-датчиков, что позволяет повысить точность и надежность их показаний во всем диапазоне температур ее использования: от −50 °С до +70 °С. Также это устраняет необходимость в сложных и дорогостоящих процедурах калибровки.
На данный момент существует два подхода в архитектуре построения авионики БПЛА: раздельной системой управления и навигации или единым модулем. Единая структура позволяет существенно уменьшить размеры и массу всего комплекса управления, однако требует сверхкомпактных размеров от системы навигации.
«Навигационная система НВ-микро — это ультракомпактное навигационное устройство на основе МЭМС-датчиков для определения углов крена, тангажа и путевого угла объекта. При наличии сигнала от внешнего приемника спутниковых навигационных систем, НВ-микро дополнительно вычисляет линейную скорость объекта, координаты и его высоту. Более того, даже после потери сигнала спутника устройство поддерживает вычисление координат объекта в течение некоторого времени», — говорит разработчик системы Дмитрий Пазычев, старший преподаватель кафедры инженерной кибернетики НИТУ МИСИС, главный конструктор компании «Интеграл».
Используемый в НВ-микро алгоритм расчета параметров хоть и основан на классическом алгоритме навигации, при этом он использует многоступенчатую систему фильтрации и устранения внутренних погрешностей при получении сигнала от спутника. Это обеспечивает оптимальную точность и минимальные задержки при расчете параметров. Кроме того, НВ-микро позволяет корректировать выходные параметры от внешнего магнитометра, системы воздушных сигналов или внешнего датчика пройденного расстояния, что позволяет увеличить точность расчета навигационных параметров даже при отсутствии сигнала от спутника. Эти дополнительные устройства могут образовывать целый навигационный комплекс, обеспечивающий расчет положения и координат БПЛА с высокой точностью в различных условиях его эксплуатации.
Экономичность системы в сочетании с ее точностью и динамическими характеристиками делают ее практичным выбором для применения в беспилотных летательных аппаратах, особенно в сценариях, где важны ограничения по размеру и массе.
Компания ООО «Интеграл» является резидентом АО «Технопарк Слава», созданного при поддержке департамента предпринимательства и инновационного развития г. Москвы.
