Безпілотний літальний апарат для виконання гуманітарних місій з використанням аналогового каналу передачі даних

Abstract

Кваліфікаційна магістерська робота присвячена розробці аналогового безпілотного літального апарату (БПЛА), спеціалізованого для виконання оперативних гуманітарних місій. Актуальність теми зумовлена гострою потребою у швидких, надійних та бюджетних засобах доставки критично важливих малогабаритних вантажів у важкодоступні або небезпечні райони, де традиційні методи логістики є неефективними або заблокованими. Основна мета роботи – проєктування, конфігурація та тестування функціоналу, що розширює базові можливості FPV-дрона. Наукова новизна полягає у розробці та програмній конфігурації унікальних моделей керування сервоприводами. Перша модель забезпечує регульований нахил FPV-камери. Друга модель реалізує механізм точного скиду гуманітарного вантажу. У процесі виконання роботи проведено: 1) порівняння мультироторних та літальних апаратів. Огляд комерційних та FPV-платформ для логістики. Огляд технічних рішень для систем керування та навігації. Аналіз існуючих механізмів доставки вантажів та керування корисним навантаженням; 2) вибір та обґрунтування компонентної бази 10-дюймового БПЛА. Розробка електричної схеми та інтеграція електроніки. Схема підключення польотного стека. Розробка 3D-моделей; 3) конфігурація польотного контролера. Налаштування RC-керування та режимів польоту. Конфігурація UART та виходів PWM та конфігурація каналу AUX для керування механізмами; 4) тестування працездатності RC-системи, сервоприводів та телеметрії. This master's thesis is devoted to the development of an analog unmanned aerial vehicle (UAV) specialized for performing operational humanitarian missions. The relevance of the topic is due to the urgent need for fast, reliable, and affordable means of delivering critical small cargo to hard-to-reach or dangerous areas where traditional logistics methods are ineffective or blocked. The main goal of the work is to design, configure, and test functionality that expands the basic capabilities of the FPV drone. The scientific novelty lies in the development and software configuration of unique servo control models. The first model provides adjustable tilt of the FPV camera. The second model implements a mechanism for the precise delivery of humanitarian cargo. In the course of the work, the following was carried out: 1) comparison of multirotor and flying vehicles. Review of commercial and FPV platforms for logistics. Review of technical solutions for control and navigation systems. Analysis of existing cargo delivery and payload control mechanisms; 2) selection and justification of the component base of a 10-inch UAV. Development of an electrical diagram and integration of electronics. Flight stack connection diagram. Development of 3D models; 3) flight controller configuration. RC control and flight mode settings. Configuration of UART and PWM outputs and configuration of the AUX channel for controlling mechanisms; 4) testing the performance of the RC system, servo drives, and telemetry.