1. Общие сведения
1.1. Назначение системы
Система UWB Landing System предназначена для обеспечения высокоточной автоматической посадки беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в условиях ограниченной или отсутствующей спутниковой навигации.
Система формирует локальную систему координат в зоне посадки с использованием ультраширокополосных (UWB) радиомаяков (реперов) и вычисляет пространственное положение дрона относительно этой системы.
Полученные координаты передаются в автопилот по протоколу MAVLink в виде сообщений LANDING_TARGET, что обеспечивает точную вертикальную и горизонтальную ориентацию дрона при посадке.
1.2. Основные функции системы
- определение пространственных координат дрона относительно посадочной площадки с использованием UWB-технологии;
- передача навигационных данных в автопилот в реальном времени;
- поддержка автоматической точной посадки дронов;
- синхронизация времени между компонентами системы;
- контроль состояния оборудования и обмен служебными сообщениями (
HEARTBEAT, TIMESYNC); - ведение журналов событий и данных в текстовом и бинарном формате.
1.3. Состав оборудования и программных компонентов
| Компонент | Описание |
|---|
| Реперы (UU-AE70-I5-P1) | Наземные UWB-маяки, формирующие локальную систему координат площадки. Подключаются по Ethernet с питанием PoE. |
| Ридеры (UU-TG8-2V-P1) | Бортовые UWB-приёмопередатчики, установленные на дроне. Обмениваются сигналами с реперами и передают результаты измерений в LE. |
| Raspberry Pi LE (Location Engine) | Бортовой вычислительный модуль на базе Raspberry Pi 4 B. Выполняет сбор UWB-измерений, расчёт координат и взаимодействие с автопилотом. |
| Автопилот CUAV X7+ Pro | Управляет дроном под управлением ArduPilot 4.10. Получает координаты по MAVLink и выполняет управление посадкой. |
| CoBench | Сервисное приложение для конфигурирования и диагностики UWB-оборудования. |
1.4. Основные технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|
| Тип позиционирования | UWB (ультраширокополосная радиолокация) |
| Координатная система площадки | NED (North-East-Down) |
| Координатная система дрона | FRD (Forward-Right-Down) |
| Количество реперов | 5 (четыре по углам площадки, один над углом на высоте 2 м) |
| Количество ридеров | 2 (устанавливаются симметрично на дроне) |
| Интерфейсы связи | UART 2/3/4 (ридеры и автопилот), Ethernet (PoE для реперов) |
| Протокол обмена | MAVLink v2 |
| Рабочая частота UWB | 6.5 ГГц (канал 3 по IEEE 802.15.4-2011) |
| Скорость передачи данных (UWB) | 850 кбит/с |
| Период обновления координат | 8 Гц |
| Средняя задержка передачи данных | ≤ 5 мс |
| Точность позиционирования | ± 10 см (в рабочей зоне 2.5 × 2.5 м) |
| Рабочее напряжение ридеров | 12 – 50 В DC |
| Питание реперов | PoE 48 В |
| Питание Raspberry Pi LE | 5 В DC (USB-C) |
| Рабочая температура | от –40 до +60 °C |
| Относительная влажность | до 95 % (без конденсации) |
| Степень защиты корпусов ридеров и реперов | IP67 |
1.5. Условия эксплуатации
- Система предназначена для эксплуатации на открытых площадках и в помещениях с прямой радиовидимостью между ридерами и реперами.
- Реперы и ридеры имеют степень защиты IP67, допускающую эксплуатацию в условиях запылённости и повышенной влажности без непосредственного погружения в воду.
- Монтаж PoE-коммутатора, источников питания и кабельных соединений должен выполняться в сухом, защищённом от осадков месте.
- Температурные и климатические условия эксплуатации должны соответствовать параметрам, указанным в таблице 1.4.
1.6. Применяемые обозначения и сокращения
| Обозначение | Расшифровка |
|---|
| UWB | Ultra Wideband – ультраширокополосная радиосвязь |
| LE | Location Engine – вычислительный модуль на Raspberry Pi |
| FRD | Forward Right Down – координатная система дрона |
| NED | North East Down – координатная система площадки |
| MAVLink | Micro Air Vehicle Link – протокол обмена данными с автопилотом |
| FCU | Flight Control Unit – автопилот |
| PoE | Power over Ethernet – передача питания по Ethernet-кабелю |
| UART | Universal Asynchronous Receiver-Transmitter – последовательный интерфейс |
| RTLS | Real Time Location System – система позиционирования в реальном времени |
