小型慣性センサーによるUAV飛行解析
正確な風力測定のためのUAV飛行解析をご覧ください。
“Ellipse-Nは、すべての要件を満たし、精度、サイズ、重量のユニークなバランスを提供するため、選択されました。” | Dr.-Ing. Uwe Putze, Eberhard Karls Universität
多目的航空搭載センサーキャリア UAV
MASCは大気境界層の研究用に開発された小型UAVです。さらに、ドイツ、テュービンゲン大学のエバーハルト・カール大学の環境物理学グループが設計および運用しています。チームは、UAVの位置、対地速度、姿勢角を記録するためにEllipse-Nを選択しました。さらに、気流を考慮することにより、風速と風向を正確に計算できます。
ただし、飛行中の風の計算は、気流プローブがUAVの動作を補正する必要があるため、困難です。
したがって、正確な飛行解析には、正確な慣性測定が不可欠になります。
このUAVの典型的なペイロードは、乱流フラックスを計算するように設計された気象測定システムです。
地上のシステムまたは航空機と比較して、MASC UAVは、複雑な地形での風力エネルギープラントのサイト評価などの研究にとって、費用対効果が高く、価値のあるツールです。
「In-Flight」風速計算
飛行中の風の計算は、組み込みの気流プローブがUAVの動作を補正する必要があるため、課題があります。さらに、UAVの対地速度と姿勢を気流ベクトルから差し引くと、風速と風向が計算されます。したがって、正確なUAV飛行解析には、正確な慣性測定ユニットが不可欠になります。
当社の Ellipse-N：GPS支援小型INS
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.
小型軽量のEllipse-Nは、姿勢と方位の測定以上の機能を提供します。慣性データをGPSおよび圧力センサーの情報と融合し、堅牢な位置と高度精度を向上させます。
全温度範囲にわたるセンサーの動的キャリブレーションを示すレポートにより、チームはシステムが発表された仕様を満たすことをさらに確信しました。
Ellipse-Nの高品質データ
Ellipse-Nは、シリアルインターフェースを介してオンボード測定コンピューターにスムーズに統合されました。さらに、このシームレスな接続により、効率的なデータ伝送が可能になりました。
気流プローブが対気速度と入射角を測定している間、Ellipse-NはUAVの位置、対地速度、姿勢角を記録しました。さらに、コンピューターは後で使用するために生データを保存しました。さらに、テレメトリリンクにより、地上局でのリアルタイム表示が可能になりました。
このセンサーを使用することにより、システムは3つの軸すべてで±0.5 m/sの精度で風速を測定しました。さらに、最大20Hzで速度変化を記録し、200Hzの出力レートにより、補間が不要になりました。
当社のEllipse-Nをご覧ください
Ellipse-Nは、統合されたデュアルバンド、クワッドコンステレーションGNSS受信機を備えた、コンパクトで高性能なRTK慣性航法システム（INS）です。ロール、ピッチ、方位、およびヒーブ、ならびにセンチメートル精度のGNSS位置を提供します。
Ellipse-Nセンサーは、動的な環境や過酷なGNSS条件で最高の性能を発揮します。さらに、磁気方位を使用して、より低いダイナミックアプリケーションでも機能します。
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FAQセクションへようこそ！ここでは、ご紹介するアプリケーションに関する最も一般的な質問への回答をご覧いただけます。お探しの情報が見つからない場合は、お気軽にお問い合わせください。
UAV運用における出力遅延を制御する方法
UAV運用における出力遅延の制御は、特に防衛やミッションクリティカルなアプリケーションにおいて、迅速なパフォーマンス、正確なナビゲーション、および効果的なコミュニケーションを確保するために不可欠です。
出力レイテンシーは、リアルタイム制御アプリケーションにおいて重要な側面であり、出力レイテンシーが高いほど、制御ループのパフォーマンスが低下する可能性があります。当社のINS組み込みソフトウェアは、出力レイテンシーを最小限に抑えるように設計されています。センサーデータがサンプリングされると、拡張カルマンフィルター（EKF）は、出力が生成される前に、小さく一定時間の計算を実行します。通常、観測される出力遅延は1ミリ秒未満です。
合計遅延を取得する場合は、処理遅延をデータ伝送遅延に追加する必要があります。この伝送遅延は、インターフェースによって異なります。たとえば、115200 bpsのUARTインターフェースで送信された50バイトのメッセージは、完全に送信されるまでに4msかかります。出力遅延を最小限に抑えるには、より高いボーレートを検討してください。
UAVはGPSを使用しますか？
一般的にドローンとして知られる無人航空機（UAV）は、通常、ナビゲーションと位置特定に全地球測位システム（GPS）技術を使用しています。
GPSは、UAVのナビゲーションシステムに不可欠なコンポーネントであり、ドローンが自身の位置を正確に特定し、さまざまなタスクを実行できるようにするリアルタイムの位置データを提供します。
近年、この用語は新しい用語であるGNSS（Global Navigation Satellite System：全球測位衛星システム）に置き換えられました。GNSSは、GPSやその他のさまざまなシステムを含む、衛星航法システムの一般的なカテゴリを指します。対照的に、GPSは米国によって開発された特定のタイプのGNSSです。
UAVジオフェンシングとは？
UAVジオフェンシングとは、無人航空機（UAV）が動作できる特定の地理的境界を定義する仮想バリアのことです。
この技術は、特に飛行活動が人、財産、または制限空域にリスクをもたらす可能性のある地域において、ドローン運用の安全性、セキュリティ、およびコンプライアンスを強化する上で重要な役割を果たします。
配送サービス、建設、農業などの業界では、ジオフェンシングは、ドローンが安全で合法的なエリア内で動作することを保証し、潜在的な紛争を回避し、運用効率を高めるのに役立ちます。
法執行機関や緊急サービスは、ジオフェンシングを使用して、公共イベントや緊急時におけるUAVの運用を管理し、ドローンが機密エリアに侵入しないようにすることができます。
ジオフェンシングは、特定の生息地や保護区域へのドローンアクセスを制限することにより、野生生物と天然資源を保護するために利用できます。
ペイロードとは何ですか？
ペイロードとは、基本的な機能を超えて、車両（ドローン、船舶など）が意図された目的を果たすために搭載する機器、デバイス、または材料を指します。ペイロードは、モーター、バッテリー、フレームなど、車両の動作に必要なコンポーネントとは別です。
ペイロードの例:
- カメラ：高解像度カメラ、サーマル イメージング カメラなど
- センサー：LiDAR、ハイパースペクトルセンサー、化学センサーなど
- 通信機器：無線機、信号リピーターなど
- 科学機器：気象センサー、エアサンプラーなど
- その他の特殊機器
