Análisis de vuelo de UAV con sensor inercial en miniatura
Descubra el análisis de vuelo de UAV para una medición precisa del viento.
"Se eligióEllipse porque cumple todos los requisitos y ofrece un equilibrio único entre precisión, tamaño y peso". | Dr.-Ing. Uwe Putze, Eberhard Karls Universität
UAV portador de sensores aerotransportados multiuso
MASC es un pequeño UAV desarrollado para la investigación de la capa límite atmosférica. Además, el grupo de Física Ambiental de la Universidad Eberhard Karls de Tubinga (Alemania) lo diseñó y opera. El equipo eligió Ellipse para registrar la posición del UAV, la velocidad de avance y los ángulos de actitud. Además, la velocidad y la dirección del viento pueden calcularse con precisión teniendo en cuenta el flujo de aire.
Sin embargo, el cálculo del viento en vuelo es un reto porque la sonda de flujo de aire requiere una compensación para el comportamiento del UAV.
Por lo tanto, una medición inercial precisa resulta esencial para un análisis de vuelo exacto.
La carga útil típica de este UAV es un sistema de medición meteorológica, diseñado para calcular los flujos turbulentos.
En comparación con los sistemas terrestres o las aeronaves, el UAV MASC es una herramienta rentable y valiosa para investigaciones como la evaluación de emplazamientos de plantas de energía eólica en terrenos complejos.
Cálculo de la velocidad del viento “en vuelo”
El cálculo del viento en vuelo presenta dificultades porque la sonda de flujo de aire integrada requiere una compensación por el comportamiento del UAV. Además, al restar la velocidad y la actitud del UAV en tierra del vector del flujo de aire se calcula la velocidad y la dirección del viento. Así pues, una unidad de medición inercial precisa resulta esencial para un análisis exacto del vuelo del UAV.
Nuestra Ellipse: el INS en miniatura asistido por GPS
Turbulence plays an important role in the transport and exchange of energy in the lower atmosphere.
A high data rate is required to record these very fast fluctuations in the wind speed. “We were looking for a precise inertial measurement unit. Required specifications were an accuracy in attitude angles of <1°, and a high data output rate” declares Uwe Putze, Dr.-Ing. at the Eberhard Karls Universität Tübingen.
As the unit had to be mounted in a small unmanned aerial vehicle, small size and low weight were also important for the project. “The Ellipse-N was selected because it fulfills all the requirements and provides a unique balance of accuracy, size and weight”, adds the Project Engineer.
De tamaño pequeño y ligero, el Ellipse-N ofrece más que la medición de actitud y rumbo. Fusiona los datos inerciales con la información del GPS y del sensor de presión para proporcionar una posición robusta y una mayor precisión de la altitud.
El informe que muestra la calibración dinámica del sensor en todo el rango de temperaturas hizo que el equipo confiara aún más en que el sistema cumpliría las especificaciones anunciadas.
Datos de alta calidad del Ellipse-N
La Ellipse se integró sin problemas en el ordenador de medición de a bordo a través de una interfaz serie. Además, esta conexión sin fisuras permitió una transmisión de datos eficaz.
Mientras que la sonda de flujo de aire medía la velocidad del aire y los ángulos de incidencia, la Ellipse registraba la posición del UAV, la velocidad sobre el suelo y los ángulos de actitud. Además, el ordenador almacenaba los datos sin procesar para su uso posterior. Por otra parte, un enlace de telemetría permitía la visualización en tiempo real en la estación terrestre.
Gracias a este sensor, el sistema midió la velocidad del viento con una precisión de ±0,5 m/s en los tres ejes. Además, registró la variación de la velocidad hasta 20 Hz, mientras que la tasa de salida de 200 Hz eliminó la necesidad de interpolación.
Descubra nuestra Ellipse
Ellipse es un sistema de navegación inercialINS RTK compacto y de alto rendimiento con un receptor GNSS integrado de doble banda y cuatro constelaciones. Proporciona balanceo, cabeceo, rumbo y oscilación, así como una posición GNSS centimétrica.
El sensor Ellipse funciona mejor en entornos dinámicos y condiciones GNSS adversas. Además, también funciona en aplicaciones de baja dinámica con rumbo magnético.
Solicite un presupuesto para el Ellipse-N
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¡Bienvenido a nuestra sección de preguntas frecuentes! Aquí encontrará respuestas a las preguntas más comunes sobre las aplicaciones que mostramos. Si no encuentra lo que busca, ¡no dude en ponerse en contacto con nosotros directamente!
¿Cómo controlar los retardos de salida en operaciones con UAV?
Controlar los retrasos en la salida en las operaciones de UAV es esencial para garantizar un rendimiento con capacidad de respuesta, una navegación precisa y una comunicación eficaz, especialmente en aplicaciones de defensa o de misión crítica.
La latencia de salida es un aspecto importante en las aplicaciones de control en tiempo real, donde una mayor latencia de salida podría degradar el rendimiento de los bucles de control. Nuestro software integrado en el INS ha sido diseñado para minimizar la latencia de salida: una vez que se muestrean los datos del sensor, el Filtro de Kalman Extendido (EKF) realiza cálculos pequeños y de tiempo constante antes de que se generen las salidas. Normalmente, el retardo de salida observado es inferior a un milisegundo.
La latencia de procesamiento debe añadirse a la latencia de transmisión de datos si se desea obtener el retardo total. Esta latencia de transmisión varía de una interfaz a otra. Por ejemplo, un mensaje de 50 bytes enviado en una interfaz UART a 115200 bps tardará 4 ms en transmitirse por completo. Considere velocidades de transmisión más altas para minimizar la latencia de salida.
¿Los UAV utilizan GPS?
Los vehículos aéreos no tripulados (UAV), comúnmente conocidos como drones, suelen utilizar la tecnología del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) para la navegación y el posicionamiento.
El GPS es un componente esencial del sistema de navegación de un UAV, ya que proporciona datos de localización en tiempo real que permiten al dron determinar su posición con precisión y ejecutar diversas tareas.
En los últimos años, este término ha sido reemplazado por un nuevo término GNSS (Sistema Global de Navegación por Satélite). GNSS se refiere a la categoría general de sistemas de navegación por satélite, que abarca el GPS y otros sistemas. En cambio, el GPS es un tipo específico de GNSS desarrollado por los Estados Unidos.
¿Qué es el geofencing de UAV?
El geofencing de UAV es una barrera virtual que define límites geográficos específicos dentro de los cuales puede operar un vehículo aéreo no tripulado (UAV).
Esta tecnología desempeña un papel fundamental en la mejora de la seguridad y el cumplimiento de las operaciones con drones, especialmente en zonas donde las actividades de vuelo pueden suponer un riesgo para las personas, la propiedad o el espacio aéreo restringido.
En industrias como los servicios de entrega, la construcción y la agricultura, el geofencing ayuda a garantizar que los drones operen dentro de áreas seguras y legales, evitando posibles conflictos y mejorando la eficiencia operativa.
Las fuerzas del orden y los servicios de emergencia pueden utilizar el geofencing para gestionar las operaciones de los UAV durante eventos públicos o emergencias, garantizando que los drones no entren en zonas sensibles.
Se puede emplear el geoperimetraje para proteger la fauna y los recursos naturales restringiendo el acceso de los drones a determinados hábitats o zonas de conservación.
¿Qué es una carga útil?
Una carga útil se refiere a cualquier equipo, dispositivo o material que un vehículo (dron, embarcación...) transporta para realizar su propósito previsto más allá de las funciones básicas. La carga útil está separada de los componentes necesarios para el funcionamiento del vehículo, como sus motores, batería y estructura.
Ejemplos de cargas útiles:
- Cámaras: cámaras de alta resolución, cámaras de imagen térmica...
- Sensores: LiDAR, sensores hiperespectrales, sensores químicos…
- Equipos de comunicación: radios, repetidores de señal…
- Instrumentos científicos: sensores meteorológicos, muestreadores de aire…
- Otro equipo especializado