Синхронизация полёта группы БПЛА

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» по направлению «Инженеры» в секции «Информационные технологии, программирование, прикладная математика, социальный инжиниринг» среди работ учащихся 7−9 классов

Направление работы: Программирование

Авторы работы: ГБОУ Школа № 2010

Email: Написать

Предметы: Информатика

Классы: 7 класс

Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» по направлению «Инженеры» 2022 года

Актуальность

В современном мире быстро развиваются разнообразные технологии и создаются новые устройства. Одним из самых актуальных направлений развития являются беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Они быстро набирают популярность для выполнения тех или иных задач и с каждым годом открывают для себя различные функции. Одно из главных достоинств беспилотных летательных аппаратов — это отсутствие на борту человека, благодаря чему независимо от сложности поставленной задачи исключена угроза человеческой жизни.

БПЛА разного типа уже длительное время оказывают значительное влияние на жизнь человечества. Они широко используются и в военной отрасли, мало того, они спасают жизнь людей, производя разведку.

Цель

Создание синхронизированного полёта группы БПЛА.

Задачи

Сборка БПЛА (4 квадрокоптера).
Сравнение двух режимов позиционирования БПЛА.
Изучение библиотеки Crazyflie-lib-python.
Изучение приложения Crazyflie для работы с БПЛА.
Написание программы, с помощью которой группа квадрокоптеров будет летать (совершать синхронизированный полёт).
Пробный полёт и проверка работы всей системы.
Выявление ошибок и их исправление.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Компьютер
Квадрокоптер 4 шт.
Якорь 8 шт.
Тэг 4 шт.

Описание

После ознакомления с теоретической частью автор принял решение использовать Time Difference of Arrival 2 (TDoA 2), так как этот метод позиционирования даёт возможность управлять большими группами квадрокоптеров.

Изучены язык программирования Python и приложение Crazyflie для создания программы, с помощью которой происходил полёт БПЛА. Были установлены и освоены библиотеки crazyflie-lib-python, затем с помощью Visual Studio написана программа.

Автором был проведён эксперимент, в результате которого квадрокоптеры после запуска программы выполняли следующие движения:

выстраивались в прямоугольник;
одновременно меняли положение в пространстве;
БПЛА менялись местами (1-й квадрокоптер становился на место 4-го, 2-й – на место 3-го и т.д.), сохраняя внешнее построение в виде прямоугольника, и повторяли изменение высоты.

Результаты работы/выводы

В процессе работы были получены навыки программирования, необходимые для работы с квадрокоптерами: программирование лётного маршрута, объединение БПЛА в группы, а также указание их навигационных точек. Были получены знания языка программирования Python 3, которым можно найти различное применение, изучены библиотека crazyflie-lib-python и приложение Crazyflie.

Была создана программа, с помощью которой 4 квадрокоптера самостоятельно совершают синхронизированный полёт.

Перспективы использования результатов работы

Планируется увеличить количество БПЛА до 8 и более; изменить действия квадрокоптеров; добавить количество фигур для различных одновременных перестроений.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Детский технопарк «Альтаир» при РТУ МИРЭА