Inerciális mérőrendszer kiválasztása vezetőnélküli repülőeszközök számára Árvai László, Doktorandusz, ZMNE
Tartalom Fejezet Témakör 1. Vezető nélküli repülőeszközök 2. Inerciális mérőrendszerek feladata 3. Inerciális mérőrendszerek rövid története 4. Inerciális mérőrendszerek kiválasztásának szempontjai 5. Összefoglalás 0. TARTALOM
Vezető nélküli repülőeszközök Polgári felhasználás: Katonai felhasználás: Felderítés Térképészet, távérzékelés Csapásmérés Természeti katasztrófák megfigyelése Ipari katasztrófák, erdőtüzek megfigyelése, elhárítása Térképészet Mezőgazdasági megfigyelések (belvíz, várható termés) Rendvédelmi feladatok 1. VEZETŐ NÉLKÜLI REPÜLŐESZKÖZÖK
Vezető nélküli repülőeszközök Az irányítás főbb követelményei: Minél nagyobb fokú autonómia Kapcsolat megszakadása esetén teljesen autonóm működés Repülés kritikus szakaszainak automatizálása a géptörések elkerülése végett Kevésbé képzett személyzet is alkalmas legyen az üzemeltetésre Intelligens fedélzeti repülésvezérlő rendszer 1. VEZETŐ NÉLKÜLI REPÜLŐESZKÖZÖK
Inerciális mérőrendszer Longitudinal axis Vertical axis Lateral axis Y (Pitch) Z (Yaw) X ( Roll) Az inerciális mérőrendszer feladata: Alapvető információk szolgáltatása a repülésstabilizáló rendszer számára Repülőgép mindenkori térbeli orientációjának meghatározása egy földhöz kötött koordinátarendszerben A repülőgép tengelyei mentén fellépő sebesség és gyorsulás adatok szolgáltatása 2. INERCIÁLIS MÉRŐRENDSZER FELADATA
Inerciális mérőrendszerek története 19. század pörgettyűs iránytű (iránymutató) V2 rakéta: kéttengelyes giroszkóp A 70-es évek előtt jellemzően mechanikus megoldások 70-es évek vége optikai (mozgó alkatrész nélküli) 80- as évek: első polgári repülésben alkalmazott, mozgó alkatrészt nem tartalmazó giroszkóp (Boeing 757) 90-es évek: félvezetős giroszkóp 2. INERCIÁLIS MÉRŐRENDSZER TÖRTÉNETE
Félvezető alapú szenzorok (MEMS) A félvezető alapú szenzorok megjelenésével mind a méret, az energiafogyasztás és az ár is mérsékelhető volt 2. INERCIÁLIS MÉRŐRENDSZER TÖRTÉNETE
Inerciális mérőrendszer kiválasztása Főbb paraméterek: Pontosság, Stabilitás, Méret, Energiafogyasztás, Ár Követelmények vezetőnélküli repülőeszközök esetén: Kis méret, alacsony energiafogyasztás, nagy pontosság és stabilitás, elfogadható ár Félvezetős szenzorok teljesítik: Kis méret, alacsony energiafogyasztás, elfogadható ár Pontosság és stabilitás? 3. INERCIÁLIS MÉRŐRENDSZEREK KIVÁLASZTÁSÁNAK SZEMPONTJAI
Különböző technológiák pontossága 3. INERCIÁLIS MÉRŐRENDSZEREK KIVÁLASZTÁSÁNAK SZEMPONTJAI
Különböző technológiák összehasonlítása Szenzor típusa Ár Pontosság /Stabilitás Energia igény Mechanikai - ++ - -- Optikai + + - - Félvezetős ++ - ++ ++ Méret A stabilitás és pontosság kivételével minden paraméterében jobb a félvezető alapú szenzor. Pontosság javítása utólagos adatfeldolgozással 3. INERCIÁLIS MÉRŐRENDSZEREK KIVÁLASZTÁSÁNAK SZEMPONTJAI
Adatfeldolgozás (Szenzor fúzió) Az inerciális mérőrendszer szenzorai három alapvető információt szolgáltatnak (3D): Szögsebesség (gyro) Gyorsulás Mágneses térerősség (iránytű) A különböző szenzorok hibái különböző okokra vezethető vissza, ezért jellegük is más és bizonyos mértékben az adatok átfedik egymást Több szenzor jelének együttes feldolgozásával lehetőség van a egyedi szenzorhibák kiküszöbölésére (szenzor fúzió) 3. INERCIÁLIS MÉRŐRENDSZEREK KIVÁLASZTÁSÁNAK SZEMPONTJAI
Adatfeldolgozás (szenzorfúzió) Utólagos szűréssel (pl. Kálmán szűrő) javítható a szenzorok pontossága Más szenzorok pl. GPS is bevonható a fúzióba 3. INERCIÁLIS MÉRŐRENDSZEREK KIVÁLASZTÁSÁNAK SZEMPONTJAI
Összefoglalás Vezetőnélküli repülőeszközök számára az optimális inerciális mérőrendszer félvezető alapú szenzorokra épül Előnyei mellett egyetlen hátrányuk az alacsonyabb pontosság és stabilitás Utólagos adatfeldolgozással (szenzor fúzió) azonban ez jelentősen javítható
Köszönöm megtisztelő figyelmüket!