Разработка системы управления и контроля фотоаппаратов сanon eos для беспилотного летательного аппарата Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Рис. 2. Вешний вид устройства

Рис. 3. Мультироторный БПЛА «Tau»

Рис. 4. Беспилотный летательный аппарат «Gamma»

Устройство разрабатывалось для управления бесколлекторными двигателями мультироторного БПЛА «Tau» (рис. 3) для участия в конкурсе летающих роботов компании «КРОК» в Москве в 2013 году [2]. Также устройство используется в беспилотных летательных аппаратах. На рис. 4 показан БПЛА «Gamma», в котором используется данный преобразователь интерфейсов при проведении испытательных полетов.

Библиографические ссылки

1. Батурин Т. Н., Мирзаев Р. А., Боев Н. М. Разработка системы управления и контроля сервоприводов беспилотных летательных аппаратов // Современные проблемы радиоэлектроники. Красноярск : Изд-во СФУ, 2013.

2. Конкурс летающих роботов / «Крок» [Электронный ресурс]. URL: http://robots.croc.ru/ (дата обращения: 15.09.2013).

References

1. Baturin T. N., Mirzaev R. A., Boev N. M., Raz-rabotka sistemy upravlenija i kontrolja servoprivodov bespilotnyh letatel'nyh apparatov // Sovremennye prob-lemy radiojelektroniki. Krasnoyarsk : SFU, 2013 g.

2. Konkurs letajushhih robotov / «Krok» [Jelektronnyj resurs]. URL: http://robots.croc.ru/ (data obrashhenija: 15.09.2013).

© Батурин Т. Н., Боев Н. М., Нигруца И. В., 2013

УДК 621.37

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ФОТОАППАРАТОВ СА!ЧОК EOS ДЛЯ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Т. Н. Батурин, П. В. Шаршавин

Сибирский федеральный университет Россия, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79. E-mail: [email protected]

Описывается устройство управления фотоаппаратом Canon EOS для приложения аэрофотосъёмки, приводится описание программного обеспечения, реализующего управление фотоаппаратом, а также привязку фотографий к временной шкале СРНС. Приведены структурная схема, эпюры измерения меток времени и внешний вид устройства.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат (БПЛА), спутниковая радионавигационная система (СРНС).

Системы управления, космическая навигация и связь

DEVELOPMENT OF CANON EOS PHOTOCAMERA CONTROL SYSTEM FOR UNMANNED AERIAL VEHICLE

T. N. Baturin, P. V. Sharshavin

Siberian Federal University 79, Svobodnyi prosp., Krasnoiarsk, 660041, Russia. E-mail: [email protected]

The article describes the camera Canon EOS control device for aerial photography application, a description of the camera management software implementation and GNSS timeline snap of photos is given. The device block diagram, measurement timestamps diagrams and device appearance are presented.

Keywords: unmanned aerial vehicle (UAV), satellite navigation system (GNSS).

В настоящее время задача аэрофотосъемки с помощью БПЛА требует точной привязки снимков к координатам летательного аппарата, что позволит избавиться от необходимости расстановки большого количества реперных знаков на поверхности съёмки. Поскольку на борту используемого БПЛА [1] имеются приборы СРНС и ИНС, выдающие точные измерения координат и времени, задача привязки снимка к координатам переходит в задачу привязки ко времени. Требуемая точность привязки измерений времени к координатам рассчитывается по следующей формуле:

At = ■

Ax

(1)

где Ах - требуемая точность привязки снимка по координате; их - составляющая скорости в направлении движения самолета.

Для значения крейсерской скорости 25 м/с и требуемой погрешности привязки 10 см значение погрешности измерения времени будет составлять 4 мс. Для достижения такой точности необходимо иметь квантующие импульсы с частотой 1 кГц. Получение точности привязки лучше 250 мкс представляется невозможным, поскольку для получения качественного снимка при светочувствительности имеющейся камеры оптимальное время экспозиции составляет 250 мкс.

Для обеспечения необходимой точности привязки фотографий к координатам используется опорный сигнал от СРНС с частотой 10 МГц, относительная нестабильность которого на 5 порядков выше по сравнению с кварцевым генератором МК.

Применяемый фотоаппарат отличается следующими особенностями: нет специального интерфейса

управления; после нажатия на спуск происходит задержка до момента съёмки. Поэтому необходимо устройство, которое будет управлять фотоаппаратом, а также отсчитывать время от начала эшелона до момента съемки.

Программируемая логическая интегральная схема осуществляет функцию деления опорного сигнала НАП СРНС до частоты (СЬК) (рис. 1), используемой для измерения задержки срабатывания затвора фотоаппарата. Также ПЛИС подсчитывает импульсы меток времени (МВ), формируя временную шкалу, используемую в данном устройстве.

Управление фотоаппаратом и измерение задержки времени срабатывания затвора осуществляется с помощью микроконтроллера (МК) ATmega328p. Реализация измерения происходит с помощью встроенного таймера. Момент вспышки фиксируется в памяти в виде значения времени относительно начала эшелона съемки. Временные диаграммы схемы измерения моментов времени открытия затвора показаны на рис. 1.

Вычисление точного момента съёмки рассчитывается по формуле

Г = 1000т + N, (2)

где т - количество меток времени; N - интервал времени от метки времени до момента открытия затвора.

Так как устройство работает от бортового источника питания, необходимо обеспечить высокий коэффициент полезного действия. Поэтому для питания различных блоков устройства используются импульсные преобразователи напряжений. Питание фотоаппарата также осуществляется от импульсного источника питания и управляется с помощью МК.

Структурная схема устройства представлена на рис. 2.

и

x

Рис. 1. Схема измерения моментов времени

Рис. 2. Структурная схема устройства

Устройство монтируется в разъём фотоаппарата под батарею, поэтому габаритные размеры устройства должны удовлетворять размеру батареи. Внешний вид устройства показан на рис. 3.

Рис. 3. Внешний вид устройства

Разработанный контроллер фотоаппарата Canon EOS-M прошёл тестирование и в настоящее время находится на этапе интеграции в бортовую аппаратуру БПЛА «Дельта» [2].

Библиографические ссылки

1. Макаров И. В., Кокорин В. И. Комплекс управления беспилотными летательными аппаратами для дистанционного зондирования земли // Современные проблемы радиоэлектроники : сб. науч. тр. / науч. ред. : А. И. Громыко, Г. С. Патрин ; отв. за вып. А. А. Левицкий. Красноярск : ИПК СФУ, 2010. С. 6-11.

2. Беспилотный летательный аппарат «Delta» / ООО НПП «АВАКС-ГеоСервис» [Электронный ресурс]. URL: http://uav-siberia.com/node/16 (дата обращения 10.09.2013).

References

1. Makarov I. V., Kokorin V. I. Kompleks upravlenija bespilotnymi letatel'nymi apparatami dlja distancionnogo zondirovanija zemli // Sovremennye problemy radiojelek-troniki : sb. nauch. tr. / nauch. red. : A. I. Gromyko, G. S. Patrin; otv. za vyp. A. A. Levickij. Krasnojarsk : IPK SFU, 2010. S. 6-11.

2. Bespilotnyj letatel'nyj apparat «Delta» / OOO NPP «AVAKS-GeoServis» [Jelektronnyj resurs]. URL: http:// uav-siberia.com/node/16 (data obrashhenija 10.09.2013).

© Батурин Т. Н., Шаршавин П. В., 2013

УДК 62-83:629.7.062.2

ПРЕЦИЗИОННЫЙ ПРИВОД ВРАЩЕНИЯ РАМКИ ГИРОДИНА

И. С. Болгов, Ю. И. Муравяткин, А. Н. Бутаков, В. П. Лянзбург

ОАО «Научно-производственный центр «Полюс» Россия, 634050, г. Томск, просп. Кирова, 56в. E-mail: [email protected]

Предложена система управления приводом вращения рамки двухстепенного гиродина, обеспечивающая высокую точность и диапазон регулирования его угловой скорости. Система разработана на основе принципа фазовой синхронизации с применением импульсного частотно-фазового дискриминатора с переносом частоты, а также дополнительного контура, выполняющего функцию начальной синхронизации параметров модели с реальными выходными координатами двигателя. Приведены результаты экспериментальной проверки данной системы управления на реальном приборе.

Ключевые слова: гиродин, фазовая синхронизация, перенос частоты.