БПЛА для автоматизированного мониторинга состояния сельскохозяйственных культур»

[Вячеслав Танев]

Здравствуйте, я студент к курса и мне по наследству от нашего несостоявшегося магистра дасталась тема диплома вместе с его обязанностями, мне преподаватель посоветовал обратиться на этот форум за помощью и поиском информации. Я приношу извинения если я сделал пост направильно или не в тот раздел, я хочу получить только помощи или советов, от уважаемых людей.

Разработка программно-аппаратного комплекса на базе БПЛА самолетного типа для автоматизированного мониторинга состояния сельскохозяйственных культур»

Уточняющие элементы для постановки задачи:

1. Цель работы: Повышение эффективности мониторинга состояния посевов за счет создания автономного комплекса аэрофотосъемки с последующей автоматизированной обработкой данных на основе вегетационных индексов.
2. Задачи:
· Провести обзор и анализ существующих конструкций БПЛА и методов аэромониторинга.
· Разработать конструкцию и выбрать компоненты для БПЛА самолетного типа, обеспечивающие необходимые летно-технические характеристики.
· Спроектировать и изготовить систему подвеса и стабилизации мультиспектральной камеры.
· Разработать программное обеспечение для планирования миссий, управления полетом и обработки полученных данных (с расчетом NDVI и других индексов).
· Провести натурные испытания комплекса и оценить точность полученных данных.

 

[qzz]

Приветствую!
А в чем конкретно требуется помощь, в чём, собственно, вопрос?)

 

[Вячеслав Танев]

Приветствую!
А в чем конкретно требуется помощь, в чём, собственно, вопрос?)

Я человек который не знаком с авиамоделированием и не знаком с этой сферой, я знаю как паять и немного в микроэлектронике и немного в программировании. Я хотел бы попросить помощи направлении меня в нужное русло, а именно источники с теорией и тд., так как интернет переполнен информацией я не очень понимаю, что именно мне нужно

 

[qzz]

Если не секрет, для какой ступени высшего образования эта тема у вас? Бакалавриат\специалитет\магистратура\аспирантура? Если бакалавриат\магистратура, то, если не секрет, какой вуз? Задачи вы сами формулировали или вам их готовым списком тоже "спихнули"? Уж больно кучеряво и амбициозно, если выполнять дословно и по пунктам, то это тянет на хороший такой групповой проект.

Не в курсе как прямо сейчас обстоят дела, т.к. отрасль развивается дикими темпами, могу для начала посоветовать ознакомиться с решениями компании "Геоскан" и методами фотограмметрической обработки в Agisoft Metashape с плагинами (например этими). Как минимум несколько лет назад люди пользовались связкой из геоскановских дронов с камерами и этим софтом. Ещё банально поищите по elibrary публикации по запросу "аэромониторинг", думаю народ на хайпе явно тоннами лепит публикации по беспилотникам и мониторингу.

Разработать ПО для планирования миссий и управления полётом это капец какая комплексная задача под целую кандидатскую. Скорей всего, если вы в бакалавриате\магистратуре можно будет подвести к тому что разработка своего ПО не требуется и достаточно имеющихся в свободном доступе открытых решений (если, конечно, не требуется секретность, закрытость и аналоговнетность). Либо придётся лепить какую-то надстройку со своим интерфейсом, которая будет формировать миссии и выгружать их в формат перевариваемый каким-нибудь mission-planner.

Конструкцию подвеса можно почерпнуть из открытых источников по запросу drone gimbal на каком-нибудь thingiverse.com, к примеру.

В качестве "тушки" может подойти какой-нибудь хоббийный большой самолёт из пены от китайцев (зависит от веса вашей мультиспектральной камеры на самом деле, и есть ли она вообще или она только на бумаге и "мы разработали самолёт на который в теории можно её приделать"), "мозги" тоже хоббийные +- любые от тех же китайцев, а винтомоторную группу под него придётся скорей всего посчитать самостоятельно, но это вообще фигня по сравнению с остальными задачами

 

[Вячеслав Танев]

Спасибо большое за быстрый отклик, Сам я бакалавр, 4 курс, задачи выдали сказали думай и барахтайся, можешь упростить но не сильно, суть должна остаться, самолет должен летать и фотографировать мультиспектральной камерой с возможностью отслеживания GPS и возможностью поменять курс во время работы, секретность не важна, остальное то что написано это ТЗ, которое мне предоставили. Спасибо за помощь, ещё буду обращаться.

 

[Вячеслав Танев]

мультиспектральная камера будет делаться кустарно своими руками (моя идея: сделать два изображения одной сцены, но через разные фильтры: одна съёмка — NIR (например, с 850 nm фильтром), вторая — видимая красная (≈ 600–700 nm). Из двух снимков можно вычислить индекс (например, NDVI = (NIR − Red)/(NIR + Red))) так как они стоят как сбитый Боинг, а этот пример я нашёл на просторах интернета. Так же вы говорили о "хоббийный большой самолёт из пены" имеются ввиду игрушечные? можете пожалуйста, объяснить этот момент, так же вы говорили о "мозгах" вы имеете ввиду raspberry pi? или arduino? или что-либо сложнее?

Если не секрет, для какой ступени высшего образования эта тема у вас? Бакалавриат\специалитет\магистратура\аспирантура? Если бакалавриат\магистратура, то, если не секрет, какой вуз? Задачи вы сами формулировали или вам их готовым списком тоже "спихнули"? Уж больно кучеряво и амбициозно, если выполнять дословно и по пунктам, то это тянет на хороший такой групповой проект.

Не в курсе как прямо сейчас обстоят дела, т.к. отрасль развивается дикими темпами, могу для начала посоветовать ознакомиться с решениями компании "Геоскан" и методами фотограмметрической обработки в Agisoft Metashape с плагинами (например этими). Как минимум несколько лет назад люди пользовались связкой из геоскановских дронов с камерами и этим софтом. Ещё банально поищите по elibrary публикации по запросу "аэромониторинг", думаю народ на хайпе явно тоннами лепит публикации по беспилотникам и мониторингу.

Разработать ПО для планирования миссий и управления полётом это капец какая комплексная задача под целую кандидатскую. Скорей всего, если вы в бакалавриате\магистратуре можно будет подвести к тому что разработка своего ПО не требуется и достаточно имеющихся в свободном доступе открытых решений (если, конечно, не требуется секретность, закрытость и аналоговнетность). Либо придётся лепить какую-то надстройку со своим интерфейсом, которая будет формировать миссии и выгружать их в формат перевариваемый каким-нибудь mission-planner.

Конструкцию подвеса можно почерпнуть из открытых источников по запросу drone gimbal на каком-нибудь thingiverse.com, к примеру.

В качестве "тушки" может подойти какой-нибудь хоббийный большой самолёт из пены от китайцев (зависит от веса вашей мультиспектральной камеры на самом деле, и есть ли она вообще или она только на бумаге и "мы разработали самолёт на который в теории можно её приделать"), "мозги" тоже хоббийные +- любые от тех же китайцев, а винтомоторную группу под него придётся скорей всего посчитать самостоятельно, но это вообще фигня по сравнению с остальными задачами

 

[Вячеслав Танев]

Если не секрет, для какой ступени высшего образования эта тема у вас? Бакалавриат\специалитет\магистратура\аспирантура? Если бакалавриат\магистратура, то, если не секрет, какой вуз? Задачи вы сами формулировали или вам их готовым списком тоже "спихнули"? Уж больно кучеряво и амбициозно, если выполнять дословно и по пунктам, то это тянет на хороший такой групповой проект.

Не в курсе как прямо сейчас обстоят дела, т.к. отрасль развивается дикими темпами, могу для начала посоветовать ознакомиться с решениями компании "Геоскан" и методами фотограмметрической обработки в Agisoft Metashape с плагинами (например этими). Как минимум несколько лет назад люди пользовались связкой из геоскановских дронов с камерами и этим софтом. Ещё банально поищите по elibrary публикации по запросу "аэромониторинг", думаю народ на хайпе явно тоннами лепит публикации по беспилотникам и мониторингу.

Разработать ПО для планирования миссий и управления полётом это капец какая комплексная задача под целую кандидатскую. Скорей всего, если вы в бакалавриате\магистратуре можно будет подвести к тому что разработка своего ПО не требуется и достаточно имеющихся в свободном доступе открытых решений (если, конечно, не требуется секретность, закрытость и аналоговнетность). Либо придётся лепить какую-то надстройку со своим интерфейсом, которая будет формировать миссии и выгружать их в формат перевариваемый каким-нибудь mission-planner.

Конструкцию подвеса можно почерпнуть из открытых источников по запросу drone gimbal на каком-нибудь thingiverse.com, к примеру.

В качестве "тушки" может подойти какой-нибудь хоббийный большой самолёт из пены от китайцев (зависит от веса вашей мультиспектральной камеры на самом деле, и есть ли она вообще или она только на бумаге и "мы разработали самолёт на который в теории можно её приделать"), "мозги" тоже хоббийные +- любые от тех же китайцев, а винтомоторную группу под него придётся скорей всего посчитать самостоятельно, но это вообще фигня по сравнению с остальными задачами

Ещё я хотел бы узнать у вас, как вы думаете, чем стоит запитывать самолёт? нейронка выдает LiPo 4S 6000–8000 mAh, стоят они очень дорого, но в интернете не могу найти какие-либо более экономичные аналоги

 

[qzz]

Так же вы говорили о "хоббийный большой самолёт из пены" имеются ввиду игрушечные? можете пожалуйста, объяснить этот момент, так же вы говорили о "мозгах" вы имеете ввиду raspberry pi? или arduino? или что-либо сложнее?

Посмотрите на маркетплейсах в качестве примера "AR WING", "AtomRC Dolphin", что-то типа такого я имел в виду, но размерами побольше. С самолетами, к сожалению, дел не имел, по этому мало чего могу из моделей для примера посоветовать
"Мозги", они же полётный контроллер, они же "автопилот" - микроконтроллер с обвязкой, управляющий периферией и исполнительными механизмами для обеспечения перемещения аппарата в пространстве, в частности поворот сервоприводов, регулировка оборотов моторов, запуск камеры, регулировка углов подвеса итд. Можно, конечно, и на ардуинке собрать, но по маршрутам оно летать не будет точно, вычислительные мощности маловаты, а времени на отладку уйдет все оба семестра) Есть куча готовых решений на stm32 f4/f7 под опенсорсные прошивки такие как ardupilot или inav - поищите по запросу wing flight controller.

нейронка выдает LiPo 4S 6000–8000 mAh

В самолёте можно использовать и liion, они обойдутся сильно дешевле с чуть бо́льшим весом и можно собрать батарею подходящей конфигурации самостоятельно из ячеек 18650

 

[Profpv]

Я бы также рекомендовал ознакомиться с базой: https://profpv.ru/polnyy-spravochnik-faq-o-gonochnyh-kvadro

п.с. задача у вас конечно очень объемная, как сказали выше, на целую группу.

 

[Вячеслав Танев]

Посмотрите на маркетплейсах в качестве примера "AR WING", "AtomRC Dolphin", что-то типа такого я имел в виду, но размерами побольше. С самолетами, к сожалению, дел не имел, по этому мало чего могу из моделей для примера посоветовать
"Мозги", они же полётный контроллер, они же "автопилот" - микроконтроллер с обвязкой, управляющий периферией и исполнительными механизмами для обеспечения перемещения аппарата в пространстве, в частности поворот сервоприводов, регулировка оборотов моторов, запуск камеры, регулировка углов подвеса итд. Можно, конечно, и на ардуинке собрать, но по маршрутам оно летать не будет точно, вычислительные мощности маловаты, а времени на отладку уйдет все оба семестра) Есть куча готовых решений на stm32 f4/f7 под опенсорсные прошивки такие как ardupilot или inav - поищите по запросу wing flight controller.



В самолёте можно использовать и liion, они обойдутся сильно дешевле с чуть бо́льшим весом и можно собрать батарею подходящей конфигурации самостоятельно из ячеек 18650

Благодарю за ответ и хочу задать еще один вопрос надеюсь не сильно нашлеюю, а если упростить задачу до формы квадрокоптера, то какого примерно размера будет он? Опять-таки пообщавшись с нейронками и преподавателями они выдают полимерные размеры в 45-55 см, как по мне выглядит через мерно внушительным

 

[qzz]

45-55 см, как по мне выглядит через мерно внушительным

Да вполне себе нормальные размеры, довольно компактно по сравнению с какими-нибудь аграрными дронами-опрыскивателями Примерно такого размера и был геоскановский с камерой, который мне когда-то довелось пощупать. Точно сказать сложно, какой размер потребуется, не зная хотя бы примерного веса и требований к продолжительности полета.
С квадрокоптером (как по мне) решить такую задачу будет сильно проще. С самолётом, конечно, выйдет элегантней и в разы более энергоэффективно, но мороки с ним капец если начинать с нуля и времени убить можно вагон.

 

[Вячеслав Танев]

Я бы также рекомендовал ознакомиться с базой: https://profpv.ru/polnyy-spravochnik-faq-o-gonochnyh-kvadro

п.с. задача у вас конечно очень объемная, как сказали выше, на целую группу.

Спасибо за информацию, я обязательно ей воспользуюсь

Да вполне себе нормальные размеры, довольно компактно по сравнению с какими-нибудь аграрными дронами-опрыскивателями Примерно такого размера и был геоскановский с камерой, который мне когда-то довелось пощупать. Точно сказать сложно, какой размер потребуется, не зная хотя бы примерного веса и требований к продолжительности полета.
С квадрокоптером (как по мне) решить такую задачу будет сильно проще. С самолётом, конечно, выйдет элегантней и в разы более энергоэффективно, но мороки с ним капец если начинать с нуля и времени убить можно вагон.

Благодарю за ответ