Analisi del volo di UAV con sensore inerziale in miniatura
Scopri l'analisi del volo dei UAV per la misurazione precisa del vento.
“L'Ellipse-N è stata scelta perché soddisfa tutti i requisiti e offre un equilibrio unico tra precisione, dimensioni e peso.” | Dr.-Ing. Uwe Putze, Eberhard Karls Universität
UAV multiuso per il trasporto di sensori aerei
MASC è un piccolo UAV sviluppato per la ricerca sullo strato limite atmosferico. Inoltre, il gruppo di Fisica Ambientale dell'Università Eberhard Karls di Tubinga, in Germania, lo ha progettato e lo gestisce. Il team ha scelto l'Ellipse-N per registrare la posizione, la velocità al suolo e gli angoli di assetto dell'UAV. Inoltre, la velocità e la direzione del vento possono essere calcolate con precisione tenendo conto del flusso d'aria.
Tuttavia, il calcolo del vento in volo è impegnativo perché la sonda del flusso d'aria richiede la compensazione del comportamento dell'UAV.
Pertanto, la misurazione inerziale precisa diventa essenziale per un'analisi accurata del volo.
Il carico utile tipico di questo UAV è un sistema di misurazione meteorologica, progettato per calcolare i flussi turbolenti.
Rispetto ai sistemi terrestri o agli aeromobili, l'UAV MASC è uno strumento economico e prezioso per ricerche quali la valutazione del sito di impianti di energia eolica in terreni complessi.
Calcolo della velocità del vento “in volo”
Il calcolo del vento in volo presenta delle sfide perché la sonda di flusso d'aria integrata richiede la compensazione del comportamento dell'UAV. Inoltre, sottraendo la velocità al suolo e l'assetto dell'UAV dal vettore del flusso d'aria, si calcolano la velocità e la direzione del vento. Di conseguenza, un'unità di misurazione inerziale precisa diventa essenziale per un'analisi accurata del volo degli UAV.
Il nostro Ellipse-N: il sistema INS in miniatura con ausilio 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.
Di dimensioni ridotte e leggero, l'Ellipse-N offre molto di più della semplice misurazione di assetto e rotta. Unisce i dati inerziali con le informazioni GPS e del sensore di pressione per fornire una posizione solida e una maggiore precisione dell'altitudine.
Il rapporto che mostra la calibrazione dinamica del sensore nell'intero intervallo di temperatura ha reso il team ancora più sicuro che il sistema avrebbe soddisfatto le specifiche dichiarate.
Dati di alta qualità dell'Ellipse-N
L'Ellipse-N si è integrata perfettamente nel computer di misura di bordo tramite un'interfaccia seriale. Inoltre, questa connessione senza interruzioni ha consentito una trasmissione efficiente dei dati.
Mentre la sonda aerodinamica misurava la velocità dell'aria e gli angoli di incidenza, l'Ellipse-N registrava la posizione del UAV, la velocità al suolo e gli angoli di assetto. Inoltre, il computer memorizzava i dati grezzi per un utilizzo successivo. Un collegamento di telemetria consentiva inoltre la visualizzazione in tempo reale sulla stazione di terra.
Utilizzando questo sensore, il sistema ha misurato la velocità del vento con una precisione di ±0,5 m/s su tutti e tre gli assi. Ha inoltre registrato la variazione di velocità fino a 20Hz, mentre la frequenza di uscita a 200Hz ha eliminato la necessità di interpolazione.
Scopri il nostro Ellipse-N
Ellipse-N è un sistema di navigazione inerziale RTK (INS) compatto e ad alte prestazioni con un ricevitore GNSS integrato Dual band, Quad Constellations. Fornisce rollio, beccheggio, direzione e heave, nonché una posizione GNSS centimetrica.
Il sensore Ellipse-N funziona al meglio in ambienti dinamici e in condizioni GNSS difficili. Inoltre, funziona anche in applicazioni a bassa dinamica con direzione magnetica.
Richiedi un preventivo per Ellipse-N
Hai qualche domanda?
Benvenuti nella nostra sezione FAQ! Qui troverete le risposte alle domande più frequenti sulle applicazioni che presentiamo. Se non trovate ciò che state cercando, non esitate a contattarci direttamente!
Come gestire i ritardi di uscita nelle operazioni con UAV?
Il controllo dei ritardi di uscita nelle operazioni con UAV è fondamentale per garantire prestazioni reattive, una navigazione precisa e una comunicazione efficace, soprattutto nelle applicazioni nel settore della difesa o in quelle critiche per la missione.
La latenza di uscita è un aspetto importante nelle applicazioni di controllo in tempo reale, dove una latenza di uscita più elevata potrebbe compromettere le prestazioni dei circuiti di controllo. Il nostro software embedded “ INS ” è stato progettato per ridurre al minimo la latenza di uscita: una volta campionati i dati dei sensori, il filtro di Kalman esteso (EKF) esegue calcoli di entità ridotta e a tempo costante prima che vengano generate le uscite. In genere, il ritardo di uscita osservato è inferiore a un millisecondo.
Per ottenere il ritardo totale, è necessario sommare la latenza di elaborazione alla latenza di trasmissione dei dati. Tale latenza di trasmissione varia da un’interfaccia all’altra. Ad esempio, un messaggio di 50 byte inviato su un’interfaccia UART a 115.200 bps richiederà 4 ms per essere trasmesso completamente. Si consiglia di utilizzare velocità di trasmissione più elevate per ridurre al minimo la latenza in uscita.
I droni usano il GPS?
I velivoli a pilotaggio remoto (UAV), comunemente noti come droni, utilizzano tipicamente la tecnologia del Global Positioning System (GPS) per la navigazione e il posizionamento.
Il GPS è un componente essenziale del sistema di navigazione di un UAV, poiché fornisce dati di posizione in tempo reale che consentono al drone di determinare accuratamente la propria posizione ed eseguire varie attività.
Negli ultimi anni, questo termine è stato sostituito da un nuovo termine GNSS (Global Navigation Satellite System). Il GNSS si riferisce alla categoria generale dei sistemi di navigazione satellitare, che comprende il GPS e vari altri sistemi. Al contrario, il GPS è un tipo specifico di GNSS sviluppato dagli Stati Uniti.
Che cos’è il geofencing con UAV?
Il geofencing per UAV è una barriera virtuale che definisce specifici confini geografici entro i quali un veicolo aereo senza pilota (UAV) può operare.
Questa tecnologia svolge un ruolo fondamentale nel migliorare la sicurezza, la protezione e la conformità delle operazioni con i droni, in particolare nelle aree in cui le attività di volo possono comportare rischi per le persone, i beni o lo spazio aereo soggetto a restrizioni.
In settori quali i servizi di consegna, l'edilizia e l'agricoltura, il geofencing contribuisce a garantire che i droni operino all'interno di aree sicure e conformi alla normativa, evitando potenziali conflitti e migliorando l'efficienza operativa.
Le forze dell'ordine e i servizi di emergenza possono avvalersi del geofencing per gestire le operazioni con i velivoli senza pilota (UAV) durante eventi pubblici o situazioni di emergenza, assicurandosi che i droni non entrino in aree sensibili.
Il geofencing può essere impiegato per proteggere la fauna selvatica e le risorse naturali, limitando l'accesso dei droni a determinati habitat o aree di conservazione.
Che cos’è un payload?
Per “carico utile” si intende qualsiasi attrezzatura, dispositivo o materiale che un veicolo (drone, imbarcazione… ) trasporta per svolgere la funzione prevista oltre alle funzioni di base. Il carico utile è distinto dai componenti necessari al funzionamento del veicolo, quali motori, batteria e telaio.
Esempi di payload:
- Telecamere: telecamere ad alta risoluzione, telecamere termiche…
- Sensori: LiDAR, sensori iperspettrali, sensori chimici…
- Apparecchiature di comunicazione: radio, ripetitori di segnale…
- Strumenti scientifici: sensori meteorologici, campionatori d’aria…
- Altre attrezzature specializzate
