CC BY
19
УДК 533.65.013.622
Горюнова А.М. аспирант, ассистент кафедра «Прикладная информатика в экономике и управлении»
Шестаков В.А. специалист
10.05.01 «Компьютерная безопасность» Оренбургский государственный университет
Россия, г. Оренбург АНАЛИЗ АКТУАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ МАЛЫМИ БЕСПИЛОТНЫМИ ЛЕТАТЕЛЬНЫМИ АППАРАТАМИ
Аннотация:
Статья посвящена вопросам проектирования программно-аппаратного комплекса на основе сети базовых станций. Авторами рассмотрены наиболее актуальные проблемы управления беспилотниками. В статье описан процесс проектирования системы, которая позволит автоматизировать некоторые логистические процессы в коммерческих областях деятельности, оптимизировать временные и финансовые издержки предприятий.
Ключевые слова: проектирование программно-аппаратного комплекса, сеть базовых станций, аппаратура управления беспилотным летательным аппаратом, малый беспилотник, использование беспилотников в коммерческих целях.
Goryunova А.М., Post-graduate student Assistant of the Department "Applied Informatics in Economics and
Management" Orenburg State University Russia, Orenburg Shestakov V.A. specialist
10.05.01 "Computer security" Orenburg State University Russia, Orenburg ANALYSIS OF ACTUAL PROBLEMS OF MANAGEMENT OF
DRONES
Annotation:
The article is devoted to the issues of designing a software and hardware system based on a network of base stations. The authors consider the most urgent problems of control over drones. The article discusses the process of designing a system that will automate some logistical processes in commercial areas of activity, optimize the time and financial costs of enterprises.
Keywords: design of software and hardware complex, network of base
stations, control equipment of unmanned aerial vehicle, small drones, use of drones for commercial purposes.
В последние годы на Российском рынке дронов-беспилотников (беспилотные летательные аппараты, дроны) происходят глобальные изменения. Это связано как с общей ситуацией на потребительском рынке, так и с резким ростом внимания потребителей конкретно к этой категории гаджетов. Дроны регулярно становятся объектами новостей и обзоров. Тенденция роста популярности квадрокоптеров, будет положительной весь 2018 год, несмотря на экономический кризис. Основную массу пользователей дронов составляют люди, которые приобретают недорогие устройства исключительно ради развлечения.
Однако, на сегодняшний день, беспилотники все чаще используются в коммерческих целях. С их помощью решаются задачи аэрофотосъёмки, наблюдения за объектами безопасности, репортажной и топографической видеосъёмки. В последние 2 года активно развивается сфера доставки посылок по воздуху. Различные компании, включая Amazon, планируют развернуть сети беспилотных дронов для доставки еды, медикаментов и просто посылок по всему миру.
С каждым годом, летающие беспилотники становятся все более автономными и простыми в управлении. Для пилотирования аппарата традиционно используется пульт управления в комбинации с мобильным устройством, на которое передается потоковое изображение с бортовой видеокамеры. Несмотря на то, что в мире существует десятки разнообразных пультов, все они созданы по одному принципу: каждый из них оснащен как минимум двумя рычагами управления (их называют также стиками), что отвечают за ориентацию квадрокоптера в воздухе: его движение вдоль трех осей координат и вращение вокруг своей оси. Современные квадрокоптеры могут летать в нескольких режимах. Обычно у радиоуправляемого дрона бывает 3 основных режима полета. Среди них:
1. Режим ручного полета (Manual mode). В данном режиме, управление квадрокоптером во всех плоскостях полностью ложится на плечи пилота и никакие внутренние системы не помогают его удерживать ровно в горизонтальной или вертикальной плоскости. Самый сложный режим, но в то же время самый интересный. Зная, как управлять аппаратом, можно получить массу впечатлений и незабываемое удовольствие от полета.
2. Режим ориентации в пространстве (Attitude mode). Этот режим в основном используется новичками, для освоения основных принципов управления. В этом режиме, для помощи пользователю, в зависимости от модели и комплектации дрона, могут использоваться в различных сочетаниях акселерометр, барометр и гироскоп. Режим не позволяет выполнять различные трюки в воздухе.
3. Режим GPS стабилизации (GPS mode). Более дорогие дроны, оснащенные системой GPS, могут управляться также в этом режиме. Он предназначен для тех случаев, когда нужно получить качественные кадры на бортовую видеокамеру коптера. Кроме того, при наличии GPS возможен автоматический полет по заранее заданному маршруту, выполнение различных заданий и трюков в определенной точке маршрута [1].
Рядовые пользователи чаще всего используют второй режим, т.к. не имеют особых навыков, а в этом режиме дрон наиболее прост в управлении. В коммерческой деятельности используется режим ручного полета или GPS стабилизации. Для аэрофотосъемки и репортажной видеосъемки используется преимущественно ручной режим полета, т.к. позволяет захватывать изображение с любого ракурса, контролировать объект съемки, оперативно перемещаться в пространстве.
Решение задач по патрулированию объектов безопасности и доставке грузов требует точного позиционирования в пространстве и детальной проработки маршрута [2]. Для этого, в более дорогих устройствах предусмотрено построение полетного маршрута и настройка поведения дрона в различных условиях изменяющейся среды. При решении таких задач, немаловажным фактором является поддержание обратной связи с управляющей аппаратурой, т.е. передача бортовых показателей дрона и видеопотока с бортовой камеры. Но, как известно, поддержание непрерывного сеанса связи возможно лишь в зоне действия радиоаппаратуры управления. Радиус действия квадрокоптера зависит от технологии связи, которая применяется для соединения с управляющим устройством. Поскольку квадрокоптеры управляются удаленно по беспроводным каналам, их список весьма невелик. Модели могут управляться при помощи привычного для радиоуправляемых моделей -радиосигнала на частоте 2,4 ГГц. Для передачи бортовых показателей и потокового видеосигнала с бортовой камеры дрона используется частота 5.8 ГГц. Возможности аппаратур с такой технологией передачи данных до сих пор остаются популярны, однако, для применения в рассматриваемых сферах деятельности, они достаточно невелики.
К сожалению, в настоящее время квадрокоптер, радиус действия которого составляет 5-7 км на открытой местности, - это фактически предел для готовых "коробочных" систем, причем стоимость таких систем превышает 6000 $. Для более доступных решений стоимостью до 1000 $ максимальное расстояние приема и передачи сигнала составляет 2 км. Для закрытой местности, показатель максимального расстояния передачи радиосигнала становится вдвое меньше, а в некоторых случаях - нулевым. С такой проблемой столкнулись компании, планирующие развернуть сеть для доставки грузов по воздуху. На сегодняшний день, единого решения для данной проблемы не найдено либо не опубликовано в открытых источниках.
Таким образом, объектом исследования является проблема передачи радиосигнала 2,4 ГГц и приема сигнала 5,8 ГГц на дальние расстояния в условиях закрытой местности.
Казалось бы, очевидным решением проблемы является использование усилителей радиосигнала в комплексе с базовой аппаратурой управления. Тем не менее, в условиях закрытой местности, учитывая неоднородность проникающей среды, в той или иной точке маршрута происходит затухание сигнала и дрон теряет связь с аппаратурой.
Поэтому, цель исследования - решить проблему без усиления радиосигнала, за счет увеличения числа приемников и передатчиков, т.е. разработать сеть базовых станций с единым сервером управления беспилотными дронами. Разработанная сеть позволит квадрокоптеру, перемещаясь в закрытой местности, с помощью переключения между базовыми станциями поддерживать непрерывный сеанс связи с сервером.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. разработка базовой станции (включает в себя сборку аппаратной части и разработку программного обеспечения);
2. разработка серверного программного обеспечения для управления дроном;
3. проектирование и разработка плана установки базовых станций.
Разработанное устройство даст возможность управлять множеством
беспилотников, следить за состоянием, предупреждать о наличии технических и программных неисправностей, в режиме реального времени принимать потоковый видеосигнал и наблюдать за процессом полета.
Составные части устройства управления: одноплатный компьютер, устройство передачи управляющих сигналов, устройство приема видеосигнала, антенны, пластмассовый корпус устройства. В качестве контроллера можно использовать практически любой одноплатный компьютер, но лучше применять наиболее популярные модели, например Raspberry Pi, во избежание проблем с совместимостью. Устройство приема передачи радиосигнала представляет одноплатный модуль nRF24L01 который подключается к микрокомпьютеру через пины, и в дальнейшем настраивается под протокол производителя дрона. Для приема видеосигнала можно использовать обычный приемник FPV 5,8 ГГц. Программное обеспечение одноплатного компьютера для работы с управляющими сигналами и видеопотоками может быть разработано на языке программирования Python. Программное обеспечение серверной части можно разработать "с нуля", но в целях экономии времени и во избежание большого числа ошибок целесообразно адаптировать существующее программное решение для управления беспилотниками - QGround Control.
Для интеграции понадобятся следующие программные модули:
1. Модуль преобразования управляющих сигналов в сетевые пакеты и обратно;
2. Модуль автоматической интеграции системы команд дрона в серверное приложение;
3. Модуль анализа данных, для удаленной диагностики состояния аппарата.
Готовая система сможет успешно функционировать в следующих областях коммерческой деятельности:
1. фото и видеосъемка с воздуха;
2. патрулирование территории города;
3. воздушная реклама;
4. доставка грузов по воздуху;
5. мониторинг территорий, охваченных лесными пожарами;
6. патрулирование и топографическая съемка сельскохозяйственных территорий.
В последнее время все чаще в сети предлагают возможность использования сотовой 4G сети для передачи команд управления. Данная тема интересна, но, к сожалению, ограниченна техническими и программными возможностями. Во-первых, сетевое соединение через 4G не может быть стабильным. Во вторых, IP-адрес дрона будет изменяться всякий раз, когда он переходит в новую сотовую сеть. Также, существует ограничение высоты, т.к. сотовые вышки используют направленные антенны, которые распространяют сигнал параллельно земной поверхности. Еще одной, практически, главной проблемой является большая задержка передачи данных в мобильной сети. Контроль полета в реальном времени требует стабильного соединения без задержек. Однако с использованием сети 4G LTE обеспечить такие условия практически невозможно.
Использование сети базовых станций, сможет обеспечить стабильное соединение без задержек и ограничений, за счет использования традиционной аппаратуры управления, объединенной в проводную локальную сеть. Таким образом, технология управления с помощью мобильной 4G сети не является конкурентоспособной для сети базовых станций.
Согласно последним прогнозам ряда ведущих аналитических агентств к 2021 году беспилотники малого класса станут одним из основных средств по доставке различных грузов: доставка почты, перевозка малогабаритных грузов, доставка продуктов питания и медикаментов. Сегодня легкие аппараты весом до 30 кг используются в основном для развлечений. В связи с этим, вопросы использования малых беспилотных летательных аппаратов для коммерческой эксплуатации, а также регулирование их движения в воздушном пространстве остро стоят перед регулирующими органами государства [3].
Итак, несмотря на очевидные перспективы и выгоды использования дронов для решения коммерческих задач, применение их в настоящее время находится в ожидании решения некоторых технических и организационных
проблем. Без этого, использование беспилотников в коммерческих целях становится невозможным.
Использованные источники:
1. Доставка беспилотниками - Области применения беспилотников [Электронный ресурс]. RoboTrends - Электрон.дан. - Режим доступа: http://robotrends.ru/robopedia/dostavka-bespilotnikami-gruzov - (дата обращения: 01. 02. 2018).
2. Ручная авиация [Электронный ресурс]. Коммерсант.щ - Деньги -Электрон.дан. - Режим доступа: http://www.kommersant.ru/doc/406130 (дата обращения: 01. 02. 2018).
3. Беспилотники и коллективная работа [Электронный ресурс]. Вести.Ru -Электрон.дан. - Режим доступа: https://www.vesti.ru/doc.html?id=2976603(дата обращения: 01. 02. 2018).
УДК 657.1.011.56
Джалалова М.А. магистрант 2 курса факультет магистерской подготовки Дагестанский государственный технический университет
Россия, г. Махачкала ОБЗОР РОССИЙСКИХ ПРОГРАММ АВТОМАТИЗАЦИИ БУХГАЛТЕРСКОГО УЧЕТА
Аннотация:
Рассмотрены возможности информационных систем в бухгалтерском учете. Проведена сравнительная характеристика российских программ автоматизация бухучета 1С: Бухгалтерия и Галактика ERP. Проанализированы возможности этих программ.
Ключевые слова: бухгалтерский учет, автоматизация, программный продукт.
Dzhalalova M.A. undergraduate 2 faculty master training Dagestan State Technical University Russia, Makhachkala OVERVIEW OF THE RUSSIAN PROGRAMS OF AUTOMATION
OF ACCOUNTING
Abstract:
Describe the possibilities of information system in accounting. Comparative characteristics of Russian programs of automation in 1C: Accounting and Galaktika ERP. The possibilities of these programs.
Keywords: accounting, automation, software product.
