ikitelli organize sanayi bölgesi Giyim sanatkarları iş ve ticaret merkezi 2 c blok no 32, 34490 Başakşehir/İstanbul
trenar

İnsansız Hava Araçları Sistemleri Nasıl Çalışır

İnsansız Hava Araçları Sistemleri Nasıl Çalışır

İnsansız Hava Araçları Sistemleri Nasıl Çalışır?

Otonom sistemler, adı üstünde birçok alt sistemin mükemmel birlikteliği ile ortaya çıkmaktadır. Otopilot, iç&dış haberleşme sistemi, güç dağıtımı, mekanik ve aerodinamik sistemler… Hepsi farklı bir uzmanlık konusu. Biz bu seride sadece spesifik olarak Otopilot ile ilgilenelim.

İnsansız Hava Araçları
İnsansız Hava Araçları

Otopilot, temel olarak insansız hava aracının sahip olduğu “farkındalık” ile aracın davranışlarından sorumlu yapıdır. Uçuş kontrol bilgisayarı adını verdiğimiz bir/birden fazla donanımın içerisinde çalışır. Şekildeki Pixhawk Cube bir uçuş kontrol bilgisayarıdır.

İnsansız Hava Araçları
İnsansız Hava Araçları

Uçuş kontrol bilgisayarı gömülü bir sistemdir. Araç üzerinde, aracın farkındalığını artıracak birçok sensör ve anlamlı verinin işlenip, uygun alt sistemlerin bu farkındalık çerçevesinde çalışmasını sağlar.

İnsansız Hava Araçları
İnsansız Hava Araçları

Genellikle otonom sistemlerde bazı temel sensörler uçuş kontrolünü sağlar. Sensör tipleri ve sayıları sistemin kabiliyetlerine ve isterlere göre değişebilir.

İnsansız Hava Araçları
İnsansız Hava Araçları

Bu sensörler genellikle Gyroskop ve İvmeölçer (Bundan sonra ataletsel ölçüm birimi IMU diyeceğiz), Basınçölçer, GPS ve manyetometre gibi yapılardır. Resimde bir basınç sensörünü görebilirsiniz.

İnsansız Hava Araçları
İnsansız Hava Araçları

Bu sensörler yaptıkları ölçümleri, ölçüm yapış şekillerine göre farklı haberleşme yapıları ile (I2C, SPI vs.) uçuş kontrol bilgisayarına aktarırlar. Bu haberleşme yapılarının birbirlerine karşı avantajları ve dezavantajları bulunmaktadır

İnsansız Hava Araçları
İnsansız Hava Araçları

Uçuş kontrol bilgisayarı içerisinde yer alan mikrokontrolcü(STM32, DSPIC,Atmega vs) ile bu sensör verilerini okuyup, bir çeşit filtreleme işlemi gerçekleştirir. Şekilde STM32 Mikrokontrölcüsünü görebilirsiniz.

İnsansız Hava Araçları
İnsansız Hava Araçları

Anti-Aliasing, LPF, KF, EKF, UKF gibi birçok farklı filtreleme yöntemleri mevcuttur. Ürünün isterlerine göre çeşitli tercihler yapılabilir. Bu filtreleme ise ayrı bir bilgiselinin hatta yazının konusu olabilir.
Kalman Filtresi kabaca çalışma mantığını gösteren illüstrasyon.

İnsansız Hava Araçları

Filtrelenen veriler Otopilot algoritmasına girdi olarak verilir. Algoritma içerisinde temelde birçok farklı kontrol bloğu mevcuttur. Bu farklı yapıların nihai amacı aracının navigasyon ve yönelim becerisini sağlamaktır.

İnsansız Hava Araçları
İnsansız Hava Araçları

Gelen veriler doğrultusunda, aracın aerodinamik yapısı modellenir ve aracın dinamik modeli içerisine diğer çevresel etkenler ile birlikte dahil edilir. Bu yapı ile aracın dinamik modeli oluşturulmuş olur.

İnsansız Hava Araçları
İnsansız Hava Araçları

Dinamik modelin çıkarılması aşamasında birçok farklı işlem mevcuttur. İşlemler birçok farklı koordinat ekseninde farklı farklı yapılır. Tüm bu işlemler yapılırken aracımızın “dünyada” uçtuğunu unutmayalım Gülümseyen gözlerle gülümseyen yüz

İnsansız Hava Araçları
İnsansız Hava Araçları

Dünyanın geometrisine göre yapılan bu işlemler ECEF, ECI(Farklı bir yazı konusu) gibi farklı koordinat eksenlerine göre yapılması gerekir. Uçak bu sayede uzun mesafelerde yönünü bulabilir.
Şekilde ECEF ve NED(North-East-Down) gösterilmiş.

İnsansız Hava Araçları
İnsansız Hava Araçları

Dinamik modelden çıkan kuvvet ve momentler otopilot yapısı içerisindeki yönelim ve navigasyon kontrol birimlerinin içerisine girer. Burada farklı algoritmalar da kontrol sağlanır. Sistemin yapısına, isterlere ve sahip olunan Know-how’a göre bu yapılar değişebilir.

İnsansız Hava Araçları
İnsansız Hava Araçları

Farklı matematiksel işlemlerden oluşan yapılar ile sistemin yönelimi ve navigasyonu(yine ayrı bir yazı konusu), otopilota yer istasyonundan aktarılan göreve göre belirlenir ve çıktılar üretilir. (PX4 ve Ardupilot’da kullanılan EKF2 örnek verilebilir)

İnsansız Hava Araçları

Hava aracının dinamik ve aerodinamik yapısına göre bu çıktılar PID, LQR, LQG(Farklı bir yazı konusu) gibi kontrol yapıları ile işleme tabi tutulur. Bu yapıların birbirlerine göre üstünlükleri ve dezavantajları mevcuttur. İsterlere göre tercih edilir.

İnsansız Hava Araçları
İnsansız Hava Araçları

Denetimden geçen bu çıktılara göre hava aracının hareketini yönlendiren servo motorlar ve itki üreten ana motora belli frekanslarda sinyaller gönderilir.
Şekilde mikrokontrolcü üzerinden sürülen, rotasyonel servolar görülebilir.

İnsansız Hava Araçları
İnsansız Hava Araçları

Bu araçlara gönderilen sinyallere aynı zamanda kontrol yapımıza bir “girdi” olarak geri döner. Bu şekilde işlemler tekrar tekrar yapılmış olur.
Şekilde bir geri beslemeli kontrol yapısı gösterilmiştir.

İnsansız Hava Araçları
İnsansız Hava Araçları

İşte bu şekilde bir otonom hava aracı kontrol edilmektedir.

PFT Alçı Makinesi ve Yedek Parça Hakkında Daha Fazla Bilgi Almak İçin Bizi Arayabilirsiniz: