Експериментальна система і програмне забезпечення для дослідження фотопереслідування рухомих об’єктів безпілотним літальним апаратом

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА СИСТЕМА І ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ФОТОПЕРЕСЛІДУВАННЯ РУХОМИХ ОБ’ЄКТІВ БЕЗПІЛОТНИМ ЛІТАЛЬНИМ АПАРАТОМ

EXPERIMENTAL SYSTEM AND SOFTWARE FOR INVESTIGATION OF PHOTO-PURSUIT OF MOVING OBJECTS BY UNMANNED AERIAL VEHICLE

 

Сторінки: 84-88. Номер: №4, 2020 (287)

Автори:
В.ЧИГІНЬ, М. ЧЕРНЕНКО
Національна Академія сухопутних військ ім. Петра Сагайдачного

VASYL CHYHIN, MYKOLA CHERNENKO
Hetman Petro Sahaidachnyi National Army Academy

 
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2020-287-4-84-88
 

Рецензія/Peer review : 14.10.2020 р.
Надрукована/Printed : 06.11.2020 р.

 

Анотація мовою оригіналу

    Створили експериментальну систему і програмне забезпечення для генерування і дослідження команд на двигуни безпілотного літального апарата (БПЛА) та його автоматичного повертання при фотопереслідуванні рухомого об’єкта з метою оптимізації процесів керування. Використали квадрокоптер з рамою Q450, двигунами D2212-920kv і пропелерами з розмірами 10×1,5 см. Встановили автопілот Pixhawk PX-4 з відкритим програмним кодом і бортовий комп’ютер Raspberry-3 з відеокамерою Pi V2 з розділенням 1080×720 пікселів. Квадрокоптер підвісили так, що пропелери знаходилися у горизонтальній площині. Експериментальна установка включає двоканальний осцилограф типу ISDS205A для вимірювання ширини імпульсів керування моторами і тахометр типу UT-372 для вимірювання швидкості обертання моторів. Склали програму, яка обчислює координати центра зображення Х об’єкта в пікселях і відповідні тривалості імпульсів для керування обертанням моторами квадрокоптера за допомогою четвертого каналу приймача автопілота. Система польоту використовує бібліотеки Dronekit, datetime, errno, platform, а програма перетворення відеоряду зображень – бібліотеки sys, OpenCV, Picamera.
Ключові слова: експериментальна установка, програмне забезпечення, фотопереслідування, двомірне обертання, квадрокоптер, автопілот, бортовий комп’ютер.

 

Розширена анотація англійською мовою

An experimental system and software have been developed to generate and study commands on the engines of unmanned aerial vehicle (UAV) and its automatic rotation during photo-pursuit of a moving object in order to optimize control processes. There were used the quadcopter with a Q450 frame, D2212-920kv engines and 10×45 propellers. An open source Pixhawk PX-4 autopilot and a Raspberry-3 on-board computer with a Pi V2 camera with a resolution of 1,080 × 720 pixels have been installed. The quadcopter was suspended so that the propellers were in a horizontal plane. The experimental setup includes a two-channel oscilloscope type ISDS205A for measuring the width of the motors control pulses and a tachometer type UT-372 for measuring the speed of rotation of the motors. We have compiled a program that calculates the coordinates of the center of the image X of the object in pixels and the corresponding pulse durations to control the rotation of the quadcopter motors using the fourth channel of the autopilot receiver. The flight system uses the libraries Dronekit, datetime, errno, platform, and the video conversion program uses the libraries sys, OpenCV, Picamera.
Keywords: experimental setup, software, photo-pursuit, two-dimensional rotation, quadcopter, autopilot, on-board computer.

 

References

1. Chyhin V.I. Vdoskonalennia sposobu vyiavlennia bezpilotnykh litalnykh aparativ za rezultatamy spektralnoho analizu akustychnykh syhnaliv / V.I. Chyhin, M.M. Protsenko, Yu.V. Shabatura, M.V. Buhaiov // Viiskovo-tekhnichnyi zbirnyk ASV. – 2019. – № 20. – S. 58–63. – DOI: https://doi.org/10.33577/2312-4458.20.2019.58-63
2. Chyhin V.I. Vymiriuvannia koordynat bezpilotnykh litalnykh obiektiv z vykorystanniam zvukovoi i videoaparatury / V.I. Chyhin, P.Ia. Mykhailyshyn // V Vseukrainska nauk.-tekhn. konf. u tsaryni metrolohii «Technical Using of Measurement – 2019» m. Slavske, 29 sich. – 2 liut. 2019 r. – S. 10–12.
3. Fedyshyn N. Doslidzhennia zvukovoi systemy vyiavlennia litalnykh obiektiv z vykorystanniam harmonik v akustychnomu syhnali / Fedyshyn Nazar, Chyhin Vasyl // Mizhnar. konf. molodykh vchenykh ta aspirantiv “IEF-2017 / Instytut elektronnoi fizyky NAN Ukrainy, m. Uzhhorod, 23–26 trav. 2017. – S. 13–15.
4. Chyhin V. Eksperymentalnyi bezpilotnyi aviatsiinyi kompleks dlia fotozakhoplennia / Vasyl Chyhin, Pavlo Mykhailyshyn // Herald of Khmelnytskyi National University. – 2019. – № 2 (271). – S. 202–205.
5. Chyhin V. Eksperymentalni doslidzhennia bezpilotnoho aviatsiinoho kompleksu pry fotozakhoplenni / Vasyl Chyhin, Pavlo Mykhailyshyn // Herald of Khmelnytskyi National University. – 2020. – № 3(285). – S. 170–174.
6. Hlotov V. Analiz mozhlyvostei zastosuvannia bezpilotnykh litalnykh aparativ dlia viiskovykh tsilei / V. Hlotov, A. Hunina, Yu. Teleshchuk // Fotohrammetriia, heoinformatsiini systemy ta kartohrafiia. – 2017. – Vyp. 1 (33). – S. 139–146.
7. Lavrivskyi M.Z. Rozvytok bezpilotnykh litalnykh aparativ v Ukraini ta sviti dlia vykonannia zavdan tsyvilnoho zakhystu / M.Z. Lavrivskyi // Naukovyi visnyk NLTU Ukrainy. – 2017. – T. 27, № 1. – S. 151–153.
8. Miasishchev O.A. Rezhymy polotu kontroleriv polotu APT2.6 i Pixhawk BPLA / O. A. Miasishchev, V.V. Shvets // Herald of Khmelnytskyi National University. – 2018. – № 1 (257). – S. 78–82.
9. Pixhawk [Elektronnyi resurs]. – Rezhym dostupu : https://pixhawk.org/
10. RaspberryPi [Elektronnyi resurs]. – Rezhym dostupu : https://www.raspberrypi.org/products
11. HardKernel [Elektronnyi resurs]. – Rezhym dostupu : https://www.hardkernel.comshopodroid-c2
12. Nastolnye-kompyutery Lattepanda [Elektronnyi resurs]. – Rezhym dostupu : https://hotline.uacomputer-nastolnye-kompyuterylattepanda-lattepanda-2g32gb
13. ArduPilot [Elektronnyi resurs]. – Rezhym dostupu : http://ardupilot.org/ardupilot/
14. QgroundControl [Elektronnyi resurs]. – Rezhym dostupu : http://qgroundcontrol.com/
15. Avtomatychne vidstezhennia obiekta na Python [Elektronnyi resurs]. – Rezhym dostupu : https://robotos.in/uroki/avtomaticheskoe-otslezhivanie-ob-ekta-na-python.
16. Ballon Finder [Elektronnyi resurs]. – Rezhym dostupu : https://www.youtube.com/watch?v=yRmXwRqPesY&feature=youtu.be.
17. Rezhym active track 2.0 na dji mavic 2 pro [Elektronnyi resurs]. – Rezhym dostupu : https://www.youtube.com/watch?v=qEmd5g2fMcE&feature=youtu.be
18. Eksperymentalna systema DJI [Elektronnyi resurs]. – Rezhym dostupu : https://vido.com.ua/article/12354/ekspierimientalnaia-sistiema-dji-pomoghaiet-priedotvrashchat-stolknovieniia-dronov-zalogh-biezopasnogho-vozdushnogho-dvizhieniia/