A jövőben a drónok: kompakt navigáció

Amikor pilóta nélküli légijárművek (UAV) vagy drónok használata kerül előtérbe felmérésre, tereptérképezésre vagy rakomány szállítására a logisztikai szektorban, akkor a lehető legkönnyebbnek kell lenniük. A német Fraunhofer IZM intézet egy kompakt és könnyű navigációs egységet (IMU) fejlesztett ki az ilyen drónokhoz, ami olyan centiméteres tökéletes pontosságot tesz lehetővé, amely korábban civil alkalmazásokban elérhetetlen volt.

Az IMUcompact kutatási projekt célja egy olyan egység kifejlesztése volt, amely pontosan tudja követni az autonóm drónrendszerek helyzetét. A rendszer középpontjában álló inerciális mérőegység (vagy röviden IMU) lényegében három giroszkóptengelyt és három gyorsulásérzékelőt használ, hogy GPS-jel nélkül is centiméteres pontossággal meghatározza a pozíciót a navigáció során, vagy térképezze fel a terepet.

Kompakt, kis felbontású giroszkópok ma már a legtöbb okostelefonban és okosórában megtalálhatók, például a képernyő vagy a kamera tájolásának meghatározására. Bár ezek az úgynevezett MEMS giroszkópok is kicsik és könnyűek, könnyen befolyásolják őket a környezeti erők, például a hőmérséklet, a páratartalom vagy az elektromágneses mezők változása. Ez kevésbé tette alkalmassá őket drónokon való használatra, de a nagyobb felbontású IMU-rendszerek méretük és költségük miatt korábban nem voltak megfelelőek ipari vagy kereskedelmi használatra.

Optikai miniatűr giroszkóp

A Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM-ben kifejlesztett interferometrikus száloptikai miniatűr giroszkóp (IFOG) magasabb részletgazdagságot tesz lehetővé. Kompaktságának és kis súlyának köszönhetően sokféle szállító drónhoz illeszthető. Mivel az IFOG-ok nem tartalmaznak mozgó alkatrészeket, és elektromágnesesre érzéketlenek, sokkal jobban alkalmasak UAV-kban való használatra, mint a hagyományos MEMS alternatívák.

Egy újszerű összeszerelési módszert dolgoztak ki annak biztosítására, hogy az IMU elektronikus és optikai alkatrészei oly módon legyenek elrendezve, hogy a pontosság veszélyeztetése nélkül nagy fokú miniatürizálás legyen elérhető. A hagyományos IMU-k felbontása csak 25-30 cm. Összehasonlításképpen, a Fraunhofer IZM-nél kifejlesztett giroszkóp immár 10 cm-nél kisebb abszolút pontosságot kínál.

A mérőelemek speciális elrendezése egy 3D-nyomtatott optikai padon nagy mechanikai szilárdságot is biztosít az ipari alkalmazásokhoz, miközben a súlya nagyon alacsony. Ezenkívül a kutatók egy alkalmazásspecifikus áramköri lapot fejlesztettek ki, robusztus és kompakt kialakítással.

Fotogrammetriai mérések a levegőből

Az új IMU egyik első gyakorlati alkalmazása a fotogrammetria UAV-kkal. A fotogrammetria a fizikai objektumok mérésére és azonosítására szolgáló technológia 2D képek és 3D mérési módszerek, például a LIDAR kombinációjával. Ebben az esetben az IMU súlya nem haladhatja meg az 5 kg-ot. A drónalapú fotogrammetria lehetséges alkalmazásai közé tartozik a gyárépületek automatizált felmérése, a tengeri szélturbinák műszaki felügyelete vagy az automatizált leltározás a mezőgazdaságban és az állattenyésztésben.

A drónalapú fotogrammetria a katasztrófa sújtotta területeken a károk felméréséhez is jelentősen hozzájárulhat, különösen akkor, ha nagy területeket érintenek váratlan környezeti események. Az online térképészeti szolgáltatók fotogrammetriai módszereket is alkalmaznak digitális 3D-s térképek készítéséhez, bár ez gyakran költségigényes repülőgépek vagy girokopterek használatát tette szükségessé a szükséges méréstechnikával a fedélzeten.

(Forrás: futurefarming.com)