Научная статья на тему 'ПОДЗАРЯДКА БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВЗЛЕТОМ-ПОСАДКОЙ НА КОНТАКТНЫХ ПЛАТФОРМАХ С АДАПТИРУЕМОЙ ШИРИНОЙ КОНТАКТНЫХ ПОЛОС'

ПОДЗАРЯДКА БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВЗЛЕТОМ-ПОСАДКОЙ НА КОНТАКТНЫХ ПЛАТФОРМАХ С АДАПТИРУЕМОЙ ШИРИНОЙ КОНТАКТНЫХ ПОЛОС Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
31
22
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ / ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ВЗЛЕТ-ПОСАДКА / МУЛЬТИКОПТЕР / ЗАРЯДНАЯ СТАНЦИЯ / ПОСАДОЧНАЯ ПЛАТФОРМА / КОПЛАНАРНЫЕ ПОЛОСОВЫЕ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ / АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ / МИКРОКОНТРОЛЛЕР / КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО / АДАПТИВНОЕ КОНФИГУРИРОВАНИЕ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Овчинников Алексей Владимирович, Новикова Ксения Олеговна, Фетисов Владимир Станиславович

Актуальность В статье описывается одна из модификаций наземных зарядных платформ для электрических беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) с вертикальным взлетом-посадкой (ВВП). Она относится к классу зарядных платформ с открытыми контактными площадками. Описанные ранее платформы с копланарными полосовыми параллельными электродами (КППЭ) имеют множество параллельных электродов-полос с чередующейся полярностью, изолированных друг от друга узкими диэлектрическими разделителями. Ответные бортовые электроды БПЛА мультироторного типа с симметричной рамой предлагается располагать на концах опорных стоек под соответствующими несущими балками винтомоторных групп. Таким образом, точки контактирования для квадрокоптера будут находиться в вершинах квадрата. При соблюдении определенных геометрических соотношений между шириной полосы наземных электродов и межэлектродными расстояниями бортовых электродов для любого расположения БПЛА на платформе после посадки практически на 100 % обеспечивается разнополярность бортовых электродов и, как следствие, возможность подвести напряжение от наземного зарядного источника постоянного тока к бортовому зарядному устройству аккумулятора. Достоинствами таких платформ являются: относительная простота конструкции, независимость обслуживания от точности посадки и возможность зарядки нескольких аппаратов одновременно. Однако БПЛА могут иметь различные размеры и, соответственно, разные межэлектродные расстояния, что может нарушить условие разнополярности бортовых электродов после посадки. Поэтому важно найти решение, при котором возможно надежное обслуживание на платформе с КППЭ аппаратов разных типоразмеров. Цель исследования Поиск технического решения по адаптивному изменению ширины полос на посадочной платформе с КППЭ, позволяющего организовать подзарядку БПЛА разных типоразмеров. Методы исследования Макетирование платформы-прототипа и экспериментальное изучение ее функционирования. Результаты Предложенная модификация платформы состоит в организации коммутации полос таким образом, что образуются чередующиеся группы полос одной полярности. Полосы могут группироваться по 1, 2, 3, 4 и т.д. Такая группа функционирует как единая полоса соответствующей ширины, которую можно дискретно изменять. Таким образом, появляется возможность адаптивно настраивать ширину полос платформы в зависимости от типоразмера заходящего на посадку аппарата. Описаны экспериментальная посадочная платформа для мультикоптеров и вариант реализации коммутирующего устройства для ее адаптивного конфигурирования.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Овчинников Алексей Владимирович, Новикова Ксения Олеговна, Фетисов Владимир Станиславович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

RECHARGE OF VTOL UAVS ON LANDING PLATFORMS WITH ADAPTABLE CONTACT BAND WIDTH

Relevance The article describes one of the modifications of ground charging platforms for electric unmanned aerial vehicles (UAVs) with vertical takeoff and landing (VTOL). It belongs to the class of charging platforms with open pads. The previously described platforms with coplanar band parallel electrodes (CBPE) have multiple parallel strip electrodes with alternating polarity, isolated from each other by narrow dielectric separators. The corresponding on-board electrodes of the multi-rotor UAV with a symmetrical frame are proposed to be arranged at the ends of the support legs under the bearing beams of the engine-propeller groups. Thus, the contact points for the quadrocopter will be at the vertices of the square. With certain geometric relationships between the width of the ground electrodes and the interelectrode distances of the on-board electrodes for any UAV position on the platform, almost 100% different polarities of the on-board electrodes is ensured after landing, and as a consequence, the ability to bring the voltage from the ground DC source to the on-board battery charger. The advantages of such platforms are: relative simplicity of design, independence of maintenance from the accuracy of landing and the ability to charge several UAVs at the same time. However, UAVs may have various sizes and therefore various interelectrode distances, which may violate the condition of different polarities of on-board electrodes after landing. Therefore, it is important to find a solution in which reliable service of the CBPE platform for UAVs of different sizes is possible. Aim of research Finding a technical solution for adaptive band width change of a CBPE landing platform that allows charging UAVs of different sizes. Research methods Prototyping the adaptable CBPE platform and pilot study of its operation. Results The proposed modification of the platform consists in arranging the switching of bands in such a way that alternating groups of bands of one polarity are formed. Bands can be grouped into 1, 2, 3, 4, etc. Such a group works as a single band of appropriate width, which can be changed discretely. In this way, it is possible to adapt the width of the platform stripes depending on the type of vehicle coming for landing. An experimental landing platform for multicopters and a variant of implementing a commuting device for platform adaptive configuration are described.

Текст научной работы на тему «ПОДЗАРЯДКА БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВЗЛЕТОМ-ПОСАДКОЙ НА КОНТАКТНЫХ ПЛАТФОРМАХ С АДАПТИРУЕМОЙ ШИРИНОЙ КОНТАКТНЫХ ПОЛОС»

Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2023. Т. 19, № 2. С. 80-89. ISSN 1999-5458 (print) Electrical and Data Processing Facilities and Systems. 2023. Vol. 19. No. 2. P. 80-89. ISSN 1999-5458 (print)

Научная статья УДК 62-523.8

doi: 10.17122/1999-5458-2023-19-2-80-89

ПОДЗАРЯДКА БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВЗЛЕТОМ-ПОСАДКОЙ НА КОНТАКТНЫХ ПЛАТФОРМАХ С АДАПТИРУЕМОЙ ШИРИНОЙ КОНТАКТНЫХ ПОЛОС

Алексей Владимирович Овчинников Alexey V. Ovchinnikov

преподаватель Военного учебного центра, Уфимский университет науки и технологий, Уфа, Россия

Ксения Олеговна Новикова Kseniya O. Novikova

ассистент кафедры электронной инженерии, Уфимский университет науки и технологий, Уфа, Россия

Владимир Станиславович Фетисов Vladimir S. Fetisov

доктор технических наук, профессор кафедры электронной инженерии, Уфимский университет науки и технологий, Уфа, Россия

Актуальность

В статье описывается одна из модификаций наземных зарядных платформ для электрических беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) с вертикальным взлетом-посадкой (ВВП). Она относится к классу зарядных платформ с открытыми контактными площадками. Описанные ранее платформы с копланарными полосовыми параллельными электродами (КППЭ) имеют множество параллельных электродов-полос с чередующейся полярностью, изолированных друг от друга узкими диэлектрическими разделителями. Ответные бортовые электроды БПЛА мультироторного типа с симметричной рамой предлагается располагать на концах опорных стоек под соответствующими несущими балками винтомоторных групп. Таким образом, точки контактирования для квадрокоптера будут находиться в вершинах квадрата. При соблюдении определенных геометрических соотношений между шириной полосы наземных электродов и межэлектродными расстояниями бортовых электродов для любого

© Овчинников А. В., Новикова К. О., Фетисов В. С., 2023

80 -

Electrical and data processing facilities and systems. № 2, v. 19, 2023

Ключевые слова

беспилотный летательный аппарат, вертикальный взлет-посадка, мультикоптер, зарядная станция, посадочная платформа, копланарные полосовые параллельные электроды,

аккумуляторная батарея, микроконтроллер, коммутирующее устройство, адаптивное конфигурирование

расположения БПЛА на платформе после посадки практически на 100 % обеспечивается разнополярность бортовых электродов и, как следствие, возможность подвести напряжение от наземного зарядного источника постоянного тока к бортовому зарядному устройству аккумулятора. Достоинствами таких платформ являются: относительная простота конструкции, независимость обслуживания от точности посадки и возможность зарядки нескольких аппаратов одновременно. Однако БПЛА могут иметь различные размеры и, соответственно, разные межэлектродные расстояния, что может нарушить условие разнополярности бортовых электродов после посадки. Поэтому важно найти решение, при котором возможно надежное обслуживание на платформе с КППЭ аппаратов разных типоразмеров.

Цель исследования

Поиск технического решения по адаптивному изменению ширины полос на посадочной платформе с КППЭ, позволяющего организовать подзарядку БПЛА разных типоразмеров.

Методы исследования

Макетирование платформы-прототипа и экспериментальное изучение ее функционирования.

Результаты

Предложенная модификация платформы состоит в организации коммутации полос таким образом, что образуются чередующиеся группы полос одной полярности. Полосы могут группироваться по 1, 2, 3, 4 и т.д. Такая группа функционирует как единая полоса соответствующей ширины, которую можно дискретно изменять. Таким образом, появляется возможность адаптивно настраивать ширину полос платформы в зависимости от типоразмера заходящего на посадку аппарата. Описаны экспериментальная посадочная платформа для мультикоптеров и вариант реализации коммутирующего устройства для ее адаптивного конфигурирования.

Для цитирования: Овчинников А. В., Новикова К. О., Фетисов В. С. Подзарядка беспилотных летательных аппаратов с вертикальным взлетом-посадкой на контактных платформах с адаптируемой шириной контактных полос // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2023. № 2. Т. 19. С. 80-89. http://dx.doi.org/10.17122/1999-5458-2023-19-2-80-89.

Original article

RECHARGE OF VTOL UAVs ON LANDING PLATFORMS WITH ADAPTABLE CONTACT BAND WIDTH

Relevance

The article describes one of the modifications of ground charging platforms for electric unmanned aerial vehicles (UAVs) with vertical takeoff and landing (VTOL). It belongs to the class of charging platforms with open pads. The previously described platforms with coplanar band parallel electrodes (CBPE) have multiple parallel strip electrodes with alternating polarity, isolated from each other by narrow dielectric separators. The corresponding on-board electrodes of the multi-rotor UAV with a symmetrical frame are proposed to be arranged at the ends of the support legs under the bearing beams of the engine-propeller groups. Thus, the contact points for the quadrocopter will be at the vertices of the square. With certain geometric relationships between the width of the ground

Keywords

unmanned aerial vehicle, vertical take-off and landing, multicopter, charging station, landing platform, coplanar band parallel electrodes, accumulator battery, microcontroller, switching device, adaptive configuration

electrodes and the interelectrode distances of the on-board electrodes for any UAV position on the platform, almost 100% different polarities of the on-board electrodes is ensured after landing, and as a consequence, the ability to bring the voltage from the ground DC source to the on-board battery charger. The advantages of such platforms are: relative simplicity of design, independence of maintenance from the accuracy of landing and the ability to charge several UAVs at the same time. However, UAVs may have various sizes and therefore various interelectrode distances, which may violate the condition of different polarities of on-board electrodes after landing. Therefore, it is important to find a solution in which reliable service of the CBPE platform for UAVs of different sizes is possible.

Aim of research

Finding a technical solution for adaptive band width change of a CBPE landing platform that allows charging UAVs of different sizes.

Research methods

Prototyping the adaptable CBPE platform and pilot study of its operation.

Results

The proposed modification of the platform consists in arranging the switching of bands in such a way that alternating groups of bands of one polarity are formed. Bands can be grouped into 1, 2, 3, 4, etc. Such a group works as a single band of appropriate width, which can be changed discretely. In this way, it is possible to adapt the width of the platform stripes depending on the type of vehicle coming for landing. An experimental landing platform for multicopters and a variant of implementing a commuting device for platform adaptive configuration are described.

For citation: Ovchinnikov A. V., Novikova K. O., Fetisov V. S. Podzaryadka bespilotnykh letatel'nykh apparatov s vertikal'nym vzletom-posadkoy na kontaktnykh platformakh s adaptiruyemoy shirinoy kontaktnykh polos [Recharge of VTOL UAVs on Landing Platforms with Adaptable Contact Band Width]. Elektrotekhnicheskie i informatsionnye kompleksy i sistemy—Electrical and Data Processing Facilities and Systems, 2023, No. 2,Vol. 19, pp. 80-89. [in Russian]. http://dx.doi.org/10.17122/1999-5458-2023-19-2-80-89.

Введение

Для последнего десятилетия характерно бурное развитие беспилотных авиационных систем. Особенно заметным во многих сферах жизни становится широкое использование беспилотных мультикоптеров и других летательных аппаратов с вертикальным взлетом-посадкой. Основными достоинствами таких летательных аппаратов являются: отсутствие требований к наличию взлетно-посадочной полосы, стартовых и посадочных устройств; способность зависать в точке; высокая маневренность. Однако энергоэффективность таких аппаратов по сравнению с беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) самолетного типа невысока.

Силовая установка большинства типов БПЛА с вертикальным взлетом-посадкой (ВВП) обычно является чисто электрической, с источником питания в виде аккумуляторной батареи на основе литиевых ячеек. Время полета таких аппаратов обычно не превышает 40-50 мин, чего для выполнения многих задач недостаточно. Для обеспечения длительных и непрерывных миссий вполне естественным и целесообразным является использование групп аппаратов, периодически обслуживаемых на наземных зарядных станциях.

Идея использования зарядных станций для обслуживания электрических БПЛА развивается вместе с развитием беспилотных авиационных систем.

Существует большое количество разработок по этой теме. Сейчас уже очевидно, что необходима инфраструктура наземного автоматического обслуживания БПЛА, преимущественно с целью их подзарядки [1].

Проследить развитие инженерной мысли в области создания наземных зарядных станций, ознакомиться со складывающейся классификацией и терминологией в области таких систем можно в обзорах публикаций, которые все чаще встречаются в научно-технической периодике [2-6].

В монографии [7] систематизирована информация по принципам действия и конструкциям различных зарядных станций, включая обменно-зарядные станции (с функцией замены отработавших аккумуляторных батарей на свежезаряженные), станции с контактными и бесконтактными терминалами.

В работе [8] подробно рассмотрены позиционирующие устройства, обеспечивающие корректное расположение БПЛА на зарядной платформе с целью правильного соединения соответствующих бортовых и наземных электродов.

Довольно перспективны зарядные станции с открытыми контактными площадками, для работы которых не требуются точная посадка аппарата на платформу и какие-либо позиционирующие устройства. Такие зарядные станции содержат, как правило, избыточное количество электродов и могут обеспечивать одновременное обслуживание сразу нескольких БПЛА. Некоторые компании уже успешно реализуют этот принцип в своих серийных изделиях [9].

Несколько лет назад авторами была предложена конструкция зарядной платформы с копланарными полосовыми параллельными электродами (КППЭ) [10]. Рассмотрим кратко принцип ее функционирования.

Зарядная платформа с копланарными полосовыми параллельными электродами

Наземная зарядная платформа с КППЭ имеет множество параллельных полосовых электродов с чередующейся полярностью, изолированных друг от друга узкими диэлектрическими разделителями.

Ответные бортовые электроды на БПЛА могут быть расположены по-разному. В случае мультикоптера с симметричной рамой наиболее логичным и естественным является расположение их на концах опорных стоек под соответствующими несущими балками винтомоторных групп. Таким образом, точки контактирования для квадрокоп-тера будут находиться в вершинах квадрата, а для гексакоптера — вершинах правильного шестиугольника.

В [10] показано, что при выполнении определенных геометрических соотношений между шириной полосы наземных электродов и межэлектродными расстояниями бортовых электродов для любого расположения БПЛА на платформе после посадки практически на 100 % обеспечивается разнополярность бортовых электродов (рисунок 1), т.е. как минимум один из них будет иметь полярность, отличную от других (условие гете-рополярности). Количество бортовых электродов должно быть не менее трех.

В случае квадрокоптера, например, необходимо, чтобы ширина полосы наземного электрода равнялась длине стороны квадрата, в вершинах которого находятся точки касания бортовых электродов. При этом можно с помощью простой диодной распределительной схемы на борту выполнить правильное подключение бортового аккумулятора к наземному зарядному источнику при любой комбинации полярностей на бортовых посадочных электродах (рисунок 2).

Рисунок 1. Возможные случайные варианты расположения точек касания бортовых электродов на платформе с копланарными полосовыми параллельными электродами

Figure 1. Possible random variants of arrangement of on-board electrodes contact points on a platform with coplanar band parallel electrodes

В описанной системе в общем случае используется избыточное количество как наземных, так и бортовых электродов. Именно это является необходимым условием обеспечения универсальности платформы в смысле независимости от расположения на ней БПЛА и возможности обслуживания нескольких аппаратов одновременно.

Однако при фиксированной ширине полос наземных электродов и геометрические параметры системы бортовых электродов должны быть постоянными, иначе может быть нарушено упомянутое выше условие гетерополярности. Если же требуется обслуживать БПЛА различных размеров, у которых соответственно различная межэлектродная база, то на зарядной станции необходимо предусмотреть адаптивную подстройку ширины полос под размеры аппарата. Схема, показанная на рисунке 3, соответствует именно такой концепции построения зарядной станции. Ширина полос может задаваться

Рисунок 2. Схема взаимодействующих узлов бортовой и наземной частей зарядной платформы с КППЭ

Figure 2. Diagram of the interacting components of on-board and ground parts of the CBPE charging platform

оператором вручную или полетным контроллером БПЛА автоматически при приближении к зарядной станции (посредством радиоканала). Собственно перестройку контактной системы выполняет обобщенный функциональный блок БУСКС. В его функции может входить, например, сдвижение-раздвижение пластин электродов или их коммутация с полюсами наземного зарядного источника. Бортовая батарея GB1 обычно является многосекционной, поэтому для нее нужен специальный контроллер заряда (КЗ) с балансировкой напряжения ячеек [11]. Этот контроллер предположительно размещен на борту. На время зарядки предусмотрено отключение бортсети от аккумуляторной батареи.

Адаптация зарядной платформы под размеры БПЛА с помощью раздвижных пластин-электродов — довольно сложный и ненадежный процесс, поэтому авторы предложили техническое решение с дискретно изменяемой шириной полос.

(^Операго^

Борт

ПК

S1

БС

GB1

L^JL

КЗ

ДК

КСБ

КСН

Земля

ZБУСКС-

¡1 НИП

ПК — полетный контроллер; БС — бортсеть; КЗ — контроллер зарядки; НИП — наземный источник питания; КСБ — контактная система бортовая; КСН — контактная система наземная; БУСКС — блок управления структурой контактной

системы; ДК — диодный коллектор

ПК — flight controller; БС — on-board power network; КЗ — charging controller; НИП — ground power supply; КСБ — on-board contact system; КСН — ground contact system; БУСКС — contact system structure control unit; ДК — diode collector

Рисунок 3. Обобщенная схема бортовой и наземной частей зарядной cистемы с наземными параллельными полосовыми электродами

Figure 3. Generalized circuit of on-board and ground parts of the charging system

with ground parallel band electrodes

Зарядная платформа с дискретно перестраиваемой шириной контактных полос

Суть предложенного технического решения состоит в следующем. Пусть имеется узкая полоса с некоторым базовым значением ширины, например 50 мм, для которой отдельно может устанавливаться полярность подключаемого зарядного источника. Набор таких полос, разделенных узкими диэлектрическими промежутками, образует посадочное поле, которое в зависимости от типоразмера заходящего на посадку аппарата может переформатироваться, а именно, чередование полярностей может происходить через 1, 2, 3, 4 и т.д. полос, соответственно, оптимальная межэлектродная база (для квадрокоптера) будет меняться в соответствии с рядом 50, 100, 150, 200 мм и т.д. (рисунок 4). Фактически

несколько подряд расположенных полос с одной полярностью равносильны одной сплошной полосе.

Установка бортовых электродов на аппараты разных типоразмеров в нижней части опорных стоек БПЛА с межэлектродным расстоянием, кратным 20-50 мм, обычно не вызывает технологических сложностей.

Практическая реализация

предложенного решения

Коммутация полос на определенный полюс зарядного источника может выполняться как автоматически, так и вручную. Последний вариант был реализован в экспериментальной платформе, в которой коммутация полос задается пользователем с пульта управления (рисунок 5).

<

\

\

а) b)

Рисунок 4. Платформа с чередованием полярности контактных полос: через 2 полосы (а); через 4 полосы (b)

Figure 4. Platform with alternating polarity of contact bands: through 2 bands (a); through 4 bands (b)

0000 000® 0000 0000

Arduino Mega2560

+E

f

K1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Посадочная платформа

Узел коммутации

30

Рисунок 5. Схема управления платформой с дискретно перестраиваемой шириной полос Figure 5. Control circuit for the platform with discretely modifiable band width

Основу этого пульта составляет контроллер АМшпо Mega2560. Ручная установка количества элементарных полос, через которое происходит смена полярности, задается с клавиатуры. Контроллер задает полярность 30 элементарных полос посредством узла коммутации, в котором собраны управляемые переключающие реле (К1 на рисунке 5), подклю-

чающие к каждой полосе либо положительный полюс источника питания Е, либо землю.

Каждый БПЛА, приземляющийся на платформу для зарядки, должен иметь на борту диодно-распределительное устройство (диодный коллектор) и зарядный контроллер, который обычно содержит в своем составе балансер (рисунки 2, 3).

Рисунок 6. Экспериментальный образец платформы: общий вид бортовые контакты БПЛА (Ь); пульт управления зарядной платформой (с)

Figure 6. Experimental platform model: general view (a); UAV on-board contacts (b);

charging platform control panel (c)

Фотография экспериментального образца зарядной платформы с дискретно изменяемой шириной полос показана на рисунке 6. Ширина полос составляла 50 мм. Квадрокоптер, использованный для апробации процесса посадки и последующей зарядки, имел межэлектродное расстояние 300 мм, бортовой источник питания представлял собой 4-секционную литий-полимерную аккумуляторную батарею емкостью 5000 мАч. Бортовые электроды имели достаточно малую площадь контактирования (порядка 1 мм2), а изоляторы между полосами платформы были тонкими (0,2 мм), что практически исключало вероятность застревания бортового электрода на изоляторе. На борту был расположен диодный коллектор с зарядным контроллером-балансером. Коммутация полярностей выполнялась с чередованием через 6 полос. В процессе многочисленных экспериментов по посадке аппарата на платформу не выявлено ни одного сбоя, связанного с нарушением условия гетерополярности бортовых электродов.

Еще более гибкую и универсальную систему управления подключением полос к тому или иному полюсу зарядного источника можно получить, если в

нее будет включена наземная подсистема определения наличия бортовых электродов на полосах и сопряженная с этими посадочными электродами бортовая подсистема выдачи при посадке сигнала присутствия. В такой системе коммутация полос происходит уже не регулярным образом, а произвольно, т.е. отдельно взятая элементарная полоса может иметь любую полярность в зависимости от расположения аппарата на платформе после посадки.

Выводы

Для целей зарядки источников питания электрических БПЛА с вертикальным взлетом-посадкой эффективным и недорогим техническим решением является использование зарядных станций с платформами на базе копланарных полосовых параллельных электродов.

Вариант такой контактной системы с дискретно изменяемой шириной полос позволяет построить зарядную станцию, адаптируемую для приема и обслуживания БПЛА различных типоразмеров. При этом сохраняется главное достоинство таких платформ — нетребовательность к точности посадки и возможность обслуживания нескольких аппаратов одновременно.

Список источников

1. Fetisov V. Aerial Robots and Infrastructure of Their Working Environment // Proceedings of 15th International Conference on Electromechanics and Robotics «Zavalishin's Readings». Smart Innovation, Systems and Technologies. 2021. Vol. 187. Springer, Singapore. 2021. Available at: https://doi. org/10.1007/978-981-15-5580-0_1 (accessed 12.04.2023).

2. Gautam A., Sujit P.B., Saripalli S. A Survey of Autonomous Landing Techniques for UAVs // Proceedings of the 2014 International Conference on Unmanned Aircraft Systems, ICUAS 2014, Orlando, FL, USA, 27-30 May 2014. 2014. P. 1210-1218.

3. Noor M B., Ismail M.A., Khyasudeen M.F., Shariffuddin A., Kamel N.I., Azzuhri S.R. Autonomous Precision Landing for Commercial UAV: A Review // Frontiers in Artificial Intelligence and Applications. IOS Press: Amsterdam, The Netherlands, 2017.

4. Nguyen M., Nguyen C., Truong L., Le A., Quyen T., Masaracchia A., Teague K. Electromagnetic Field Based WPT Technologies for UAVs: A Comprehensive Survey // Electronics. 2020. 9 (3). P. 461.

5. Mourgelas C., Kokkinos S., Milidonis A., Voyiatzis I. Autonomous Drone Charging Stations: A Survey // PCI '20: Proceedings of the 24th Pan-Hellenic Conference on Informatics, November 2020. P. 233-236. Available at: https://doi.org/ 10.1145/3437120.3437314 (accessed 12.04.2023).

6. Шитов В. Энергия по воздуху: все способы зарядить дрон // Машины и механизмы [Online]. Апрель 2022. № 199, URL: https://21mm.ru/news/ tehnologii/energiya-po-vozdukhu-vse-sposoby-zaryadit-dron (дата обращения: 12.04.2023).

7. Фетисов В.С., Артемьев А.Е., Муфазза-лов Д.Ф. Автоматические сервисные станции для обслуживания электрических беспилотных летательных аппаратов. М.: Инновационное машиностроение, 2017. 253 с.

8. Galimov M., Fedorenko R., Klimchik A. UAV Positioning Mechanisms in Landing Stations: Classification and Engineering Design Review // Sensors. 2020. Vol. 20. P. 3648. Available at: https:// doi.org/10.3390/s20133648 (accessed 12.04.2023).

9. Sky^arge: официальный сайт компании. URL: https://www.skycharge.de (дата обращения 12.04.2023).

10. Фетисов В.С., Ахмеров Ш.Р. Системы подзарядки электрических беспилотных летательных аппаратов с вертикальным взлетом-посадкой на основе посадочных платформ с плоскопараллельными открытыми контактными площадками // Приборы и системы. Управление,

контроль, диагностика. 2015. № 7. С. 41-49. EDN: UAATSH.

11. Рыкованов А., Беляев С. Активные и пассивные системы баланса Li-ion аккумуляторных батарей // Компоненты и технологии. 2014. № 3. С. 121-124.

References

1. Fetisov V. Aerial Robots and Infrastructure of Their Working Environment. Proceedings of 15th International Conference on Electromechanics and Robotics «Zavalishin's Readings». Smart Innovation, Systems and Technologies, 2021, Vol. 187. Springer, Singapore. 2021. Available at: https://doi. org/10.1007/978-981-15-5580-0_1 (accessed 12.04.2023).

2. Gautam A., Sujit P.B., Saripalli S. A Survey of Autonomous Landing Techniques for UAVs. Proceedings of the 2014 International Conference on Unmanned Aircraft Systems, ICUAS 2014, Orlando, FL, USA, 27-30May 2014. 2014, pp. 1210-1218.

3. Noor M B., Ismail M.A., Khyasudeen M.F., Shariffuddin A., Kamel N.I., Azzuhri S.R. Autonomous Precision Landing for Commercial UAV: A Review. Frontiers in Artificial Intelligence and Applications, IOS Press, Amsterdam, The Netherlands, 2017.

4. Nguyen M., Nguyen C., Truong L., Le A., Quyen T., Masaracchia A., Teague K. Electromagnetic Field Based WPT Technologies for UAVs: A Comprehensive Survey. Electronics, 2020, 9 (3), pp. 461.

5. Mourgelas C., Kokkinos S., Milidonis A., Voyiatzis I. Autonomous Drone Charging Stations: A Survey. PCI '20: Proceedings of the 24th Pan-Hellenic Conference on Informatics, November 2020. P. 233-236. Available at: https://doi.org/ 10.1145/3437120.3437314 (accessed 12.04.2023).

6. Shitov V. Energiya po vozdukhu: vse sposoby zaryadit' dron. Mashiny i mekhanizmy [Online]. Aprel' 2022. № 199. URL: https://21mm.ru/news/ tehnologii/energiya-po-vozdukhu-vse-sposoby-zaryadit-dron (data obrashcheniya: 12.04.2023). [in Russian].

7. Fetisov V.S., Artem'ev A.E., Mufazzalov D.F. Avtomaticheskie servisnye stantsii dlya obsluzhi-vaniya elektricheskikh bespilotnykh letatel'nykh apparatov [Automatic Service Stations for Maintenance of Electric Unmanned Aerial Vehicles]. Moscow, Innovatsionnoe mashinostroenie, 2017. 253 p. [in Russian].

8. Galimov M., Fedorenko R., Klimchik A. UAV Positioning Mechanisms in Landing Stations: Classification and Engineering Design Review. Sensors, 2020, Vol. 20, pp. 3648. Available at:

Электротехнические комплексы и системы

https://doi.org/10.3390/s20133648 (accessed 12.04.2023).

9. Skysharge: ofitsial'nyi sait kompanii [Sky-charge: Official Website of the Company]. URL: https://www.skycharge.de (accessed 12.04.2023).

10. Fetisov V.S., Akhmerov Sh.R. Sistemy podzaryadki elektricheskikh bespilotnykh letatel'-nykh apparatov s vertikal'nym vzletom-posadkoi na osnove posadochnykh platform s ploskoparallel'-nymi otkrytymi kontaktnymi ploshchadkami [Charging Stations for Electrical Unmanned Aerial Vehicles with Vertical Take-Off-And-Landing

Based on Landing Platforms with Plane-Parallel Open Contact Pads]. Pribory i sistemy. Upravlenie, kontrol', diagnostika — Instruments and Systems: Monitoring, Control, and Diagnostics, 2015, No. 7, pp. 41-49. EDN: UAATSH. [in Russian].

11. Rykovanov A., Belyaev S. Aktivnye i passivnye sistemy balansa Li-ion akkumulyatornykh batarei [Active and Passive Balance Systems for Li-Ion Batteries]. Komponenty i tekhnologii — Components and Technologies, 2014, No. 3, pp. 121-124. [in Russian].

Статья поступила в редакцию 17.04.2023; одобрена после рецензирования 24.04.2023; принята к публикации 11.05.2023. The article was submitted 17.04.2023; approved after reviewing 24.04.2023; accepted for publication 11.05.2023.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.