Ellipse сумісний із супутниковим зв'язком Cobham

CNES, також відомий як Національний центр космічних досліджень, — це французьке агентство, що займається космічними дослідженнями. Воно діє під наглядом міністерств економіки, оборони та науки.

Центр CESARS при CNES спрощує доступ до супутникового зв’язку

Однією з його місій є розробка, представлення та реалізація Французької космічної програми для уряду країни. CNES зосереджується на 5 стратегічних напрямках: «Аріана» (ракети-носії), наука, спостереження, телекомунікації та оборона.

CNES створив центр CESARS з метою поширення та збільшення використання супутникового зв’язку в будь-яких нових сферах застосування.

CESARS відкрито приймає компанії, лабораторії та громадські організації, надаючи їм консультації, відгуки щодо технологій, допомагаючи у проведенні випробувань та надаючи доступ до самої технічної платформи, включаючи апаратне забезпечення.

Комплексне рішення для вдосконаленого управління навігацією БПЛА в режимі реального часу

Команда CESARS зазвичай тестує та перевіряє обладнання на землі перед початком проєкту. Тут метою було підтвердити сумісність між AVIATOR UAV 200 від Cobham та інерціальною навігаційною системою Ellipse-D від SBG Systems.

Ellipse-D — це мініатюрна двоантенна інерціальна навігаційна система, яка забезпечує надзвичайно точні дані навігації та орієнтації навіть у найскладніших умовах.

Подібно до всіх датчиків SBG, INS/GNSS Ellipse-D проходить ретельне тестування від -40°C до 85°C для забезпечення оптимальної продуктивності. Крім того, він ретельно калібрується для гарантування надійності за будь-яких умов.

AVIATOR UAV 200 — це компактний термінал Satcom "все в одному" (антена та модем), який поміщається в невеликий БПЛА. Він забезпечує з'єднання між БПЛА та супутником, який діє як посередник між БПЛА та наземним управлінням.

Рішення Cobham передає інформацію, наприклад відео, з БПЛА на наземне управління на дуже низькій швидкості передачі даних (200 кбіт/с). AVIATOR UAV 200 дозволяє БПЛА літати довше і далі від пункту управління завдяки зв'язку BLOS (Beyond Line of Sight).

Як вони взаємодіють між собою?

Інерціальний датчик передає вхідні дані про roll, pitch, yaw, heading та положення на БПЛА AVIATOR UAV 200. Ми використовуємо ці дані для спрямування променя антени AVIATOR UAV 200 на телекомунікаційний супутник і його точного відстеження.

Згодом це сприяє підтримці оптимальної передачі даних. Чим точніше наведення антени, тим стабільнішим буде супутниковий зв'язок.

Ellipse-D INS/GNSS забезпечує точне та надійне heading на момент запуску завдяки двоантенному GNSS-приймачу, що є критично важливим для таких застосувань. Інерціальний датчик надає дані про рух і положення, щоб допомогти AVIATOR UAV 200 підтримувати супутниковий зв'язок під час польоту.

У разі spoofing інерціальна система допоможе підтримувати надійне heading завдяки розширеному фільтру Калмана.

Випробування в стаціонарних умовах та під час руху в наземній конфігурації

У жовтні 2020 року CNES провела кілька випробувань у межах CST (Тулузького космічного центру).

Спершу команда підготувала апаратне та програмне забезпечення в лабораторії. Крім того, вони інтегрували обладнання у вантажівку Oscar. Oscar, мобільна лабораторія, перевозить та випробовує антени OTM безпосередньо на дорогах. Підтвердивши належну роботу в стаціонарному режимі, команда провела тести OTM всередині CNES.

Зрештою, ці випробування підтвердили сумісність між інерціальним датчиком та терміналом.

Налаштування обладнання

Під час тестування у стаціонарному режимі в лабораторії CNES використовувала програмне забезпечення sbgcenter, яке постачається разом із INS/GNSS Ellipse-D, щоб налаштувати обладнання оптимально для їхнього застосування.

Ця програма пропонує різні профілі руху для налаштування параметрів розширеного фільтра Калмана задля забезпечення найкращої продуктивності за конкретних умов використання.

Обрані налаштування в програмному забезпеченні sbgCenter:

• Вибір профілю: «загальне призначення» (general purpose). Він найбільше підходив для характеру руху вантажівки Oscar. Для інтеграції на БПЛА необхідно обирати профіль БПЛА.
• Конфігурація 2 антен GNSS: вони повинні знаходитися на відстані понад 45 см від термінала Cobham та в подібному «середовищі» (достатньо близько, без перешкод між ними, зазнавати однакових динамічних навантажень).
• Орієнтація транспортного засобу відносно введеного блоку управління (у нашому випадку вони орієнтовані вздовж однієї осі).
• Якщо на носії встановлено інші датчики, їх також можна ввести (трубка Піто, акселерометр…).
• Com-порт A INS/GNSS Ellipse-D («головний») підключено до ПК для візуалізації інформації, що надходить у sbgcenter. Порт E підключено до термінала Cobham. Обидва налаштовані на швидкість 115200 бод.
• Що стосується виведення даних, частота передачі повідомлень AT_ITINS має становити щонайбільше 50 Гц.

Інтеграційне тестування та тестування OTM

На тій самій трасі було проведено два тести «на ходу» (On-The-Move). Тестова траса включає прямі лінії та кругові розв'язки, а максимальна швидкість для її проходження становила 30 км/год

Перший тест показав, що необхідне коригування налаштувань, особливо частоти передачі, яка була встановлена занадто високою. Під час другого тесту з'єднання було стабільним, навіть при зміні напрямку, що підтвердило налаштування.

Пинг пройшов успішно, а найбільші спостережувані затримки виникають після проходження біля будівлі (можливе затінення прямої видимості - LOS). На інтерфейсі Aviator UAV 200 все працювало (рівень сигналу >50 дБГц, фіксація GPS). Записавши тестові сеанси, послідовності можна відтворити на SBGcenter за допомогою різних опцій:

• Вид положення: на ньому відображається анімована ілюстрація, за допомогою якої можна простежити траєкторію руху транспортного засобу.
• Вид з кабіни пілота: графічний інтерфейс користувача з візуалізацією даних про положення літака.

Висновок

Після всіх цих тестів команда центру Cesars CNES дійшла висновку, що інерціальна навігаційна система Ellipse-D від SBG Systems сумісна з терміналом Cobham Aviator UAV 200 у «наземній» конфігурації.

Цей переконливий тест відкриває широкий спектр можливостей для користувачів БПЛА.