Разработка и исследование модели управления легкими дронами в условиях ветровой нагрузки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат наук Аунг Тху

• Аунг Тху
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Аунг Тху

Обозначения и сокращения

Введение

ГЛАВА 1. Классификация и применение беспилотных аппаратов

1.1 Области применения беспилотников

1.2 Гражданское использование

1.2.1 Фото и видеосъёмка

1.2.2 Доставка грузов

1.2.3 Преодоление последствий стихийных бедствий

1.2.4 Спасательные операции

1.2.5 Археологические исследования

1.2.6 Географическое картографирование

1.2.7 Здоровье людей

1.2.8 Проверка безопасности

1.2.9 Наблюдение за жизнью животных

1.2.10 Прогноз погоды

1.3 Использование БПЛА в сельском хозяйстве

1.3.1 Анализ полевой почвы

1.3.2 Выявление заболеваний сельскохозяйственных культур

1.3.3 Защита растений с помощью опыления

1.3.4 Оценка состояния посевов

1.3.5 Наблюдение за домашним скотом

1.4 Использование дронов в силовых структурах

1.4.1 Распознавание взрывоопасных объектов

1.4.2 Разведка и патрулирование

1.4.3 Ударные дроны

1.4.4 Безопасность

1.5 Варианты функциональных БПЛА

1.5.1 Поисково-спасательные дроны

1.5.2 Защита окружающей среды

1.5.3 Почтовая рассылка и доставка

1.5.4 Космические беспилотники

1.5.5 Морские беспилотники

1.5.6 Различные приложения беспилотных летательных аппаратов

1.5.7 Приложения для малых беспилотных летательных аппаратов

1.6 Выводы

ГЛАВА 2. Варианты реализации БПЛА

2.1 Основные типы БПЛА

2.1.1 Системы с неподвижным крылом

2.1.2 Многороторные системы

2.1.3 БПЛА других типов

2.2 Модели БПЛА

2.2.1 Delfly

2.2.2 Hubsan x4

2.2.3 Parrot AR

2.2.4 DJI Phantom

2.2.5 Raven

2.2.6 ScanEagle

2.3 Уровни автономности БПЛА

2.4 Технические характеристики БПЛА

2.4.1 Корпуса и рамы

2.4.2 Размер и вес

2.4.3 Приводная система

2.4.4 Источники энергии

2.5 Особенности моделирования квадрокоптеров

2.6 Сенсоры и контроллеры

2.6.1 Датчики для измерения скорости атмосферного ветра

2.6.2 Различные датчики на борту БПЛА

2.7 Дрон с дистанционным управлением

2.8 Программируемый дрон

2.8 Выводы

ГЛАВА 3. Моделирование полёта квадрокоптера при воздействии ветра

3.1 Среда моделирования

3.2 Движение квадрокоптера при воздействии ветра

3.3 Моделирование стратегий полёта

3.3.1 Реализация стратегии 1 в модели

3.3.2 Реализация стратегии 2 в модели

3.3.3 Влияние точности сенсоров на траекторию полёта

3.6 Выводы

ГЛАВА 4. Верификация и исследование имитационной модели

4.1 Аналитический расчёт траектории полёта

4.2 Моделирование стратегий полётов

4.2.1 Линейная траектория

4.2.2 Треугольная траектория

4.2.3 Четырехугольная траектория

4.3 Сравнение стратегий

4.4 Расширение функционала модели

Заключение

Список литературы

Приложение 1 Акт внедрения результатов работы

Приложение 2. Конечные точки линейной траектории (стратегия 1)

Приложение 3. Конечные точки первого сегмента линейной траектории

(стратегия 2)

Приложение 4. Конечные точки линейной траектории (стратегия 2)

Обозначения и сокращения

БПЛА Беспилотные летательные аппараты

МЛА Микро летательный аппарат

МЭМС Микроэлектромеханические сенсоры

САУ Системы автоматического управления

ESC Электронный регулятор скорости

GNSS Глобальная навигационная спутниковая система

GPS Глобальная система позиционирования

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование модели управления легкими дронами в условиях ветровой нагрузки»

Введение

Актуальность проблемы. Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) стремительно ворвались в нашу повседневную жизнь. Ещё совсем недавно они были неотъемлемым атрибутом фантастических произведений, а сегодня трудно найти области человеческой деятельности, в которых бы не использовались дроны. Широкие возможности беспилотников позволяют их хозяевам не только вести наблюдение за частной жизнью соседей, но даже совершать похищение чужой собственности. Это привело к необходимости законодательного ограничения их действий, созданию своеобразной этики, подобной той, которую Айзек Азимов придумал для роботов.

Существует разнообразная классификация БПЛА, основанная на множестве параметров, определяющих их функциональность. Среди них можно выделить: вес, тип привода, основная функция, уровень автономности. Если для тяжелых аппаратов, в первую очередь для боевых дронов, вопросы их применения тщательно регламентируются, то для малых и сверхмалых дронов, которые были ориентированы только на игровое применение, никаких ограничений не существовало. Теперь они уже есть и связано это в первую очередь с том, что даже малые модели можно использовать для выполнения серьезных миссий. Анализ литературы показывает широкий интерес к проблематике дронов, а тенденцию к расширению областей применения лёгких БПЛА можно считать доминирующей.

Большинство моделей лёгких дронов это довольно примитивные устройства с ограниченным запасом энергии, что порождает множество проблем при реализации ими полностью автономных миссий. Дистанционное управление требует достаточно серьезной подготовки пилотов, что является несомненным препятствием для широкого использования дронов. Для обеспечения возможности автономной работы квадрокоптеры должны иметь на борту систему навигации, позволяющую контролировать ход выполнения миссии. Навигационные решения, опирающиеся на спутниковые системы, повышают стоимость аппаратов, их энергопотребление и уязвимость. Альтернативным вариантом может служить архитектура навигации,

базирующаяся на современных микромеханических сенсорах. Малый вес, низкое энергопотребление и независимость от внешних источников информации идеально подходят для малых БПЛА.

Настоящая работа направлена на исследование возможности применения легких квадрокоптеров для выполнения различных миссий в полностью автономном режиме в условиях ветровой нагрузки.

Целью работы является создание модели проблемно-ориентированной системы управления легкими дронами в условиях воздействия ветровой нагрузки, направленное на расширение спектра выполняемых ими миссий.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие основные задачи:

1. Проведён анализ основных особенностей применения беспилотных летательных аппаратов в различных областях человеческой деятельности.

2. Рассмотрены конструктивные и схемотехнические варианты и примеры реализации беспилотных летательных аппаратов для различных сфер применения.

3. Проанализированы принципы построения систем навигации беспилотных летательных аппаратов и входящие в их состав сенсоры.

4. В среде Matlab разработана модель автономного полёта легкого квадрокоптера при воздействии ветровой нагрузки.

5. Разработано приложение, ориентированное на определение параметров траектории автономного полёта легкого квадрокоптера при воздействии ветровой нагрузки.

6. Проведено моделирование, результаты которого подтвердили возможность осуществления автономного полёта квадрокоптеров при ветровой нагрузке.

Объектом исследования являются системы управления беспилотными летательными аппаратами.

Предмет исследования составляют методы и алгоритмы управления автономным полётом квадрокоптеров в условиях ветровой нагрузки.

Методы исследования. При решении поставленных задач были использованы положения теории вероятностей, методы математического моделирования и объектно-ориентированного программирования.

Научная новизна проведённого исследования заключается в следующем:

1. Разработана и реализована в среде МаНаЬ математическая модель автономного полёта квадрокоптера при воздействии ветровой нагрузки, которая позволяет анализировать затраты энергии и точность позиционирования.

2. Проведены серии модельных экспериментов, результаты которых подтвердили, что параметры траектории полёта квадрокоптера в условиях ветровой нагрузки в автономном режиме оказывают влияние на точность его позиционирования и расход энергии.

3. Предложена структурная схема системы управления малыми дронами, способными выполнять миссии в автономном режиме в условиях ветровой нагрузки опираясь только на данные микромеханических сенсоров.

4. Доказана возможность обеспечения автономного полёта лёгких мультироторных дронов, использующих для ориентации микромеханические сенсоры, что позволяет применять их в условиях ветровой нагрузки без участия специально подготовленного оператора.

Практическая значимость.

Исследования методов построения траектории автономного полёта квадрокоптеров, проведенные в диссертации, доказали возможность практического использования подобных устройств в условиях ветровой нагрузки. Ранее считалось, что в таких условиях возможность реализации миссий могут обеспечивать только аппараты, оснащенные сложными спутниковыми или оптическими навигационными системами. Предложенный подход позволит расширить область применения недорогих дронов и использовать их в тех ситуациях, когда существует высокая вероятность потери аппарата. Это в первую очередь относится к действиям во время чрезвычайных ситуаций, вызванных техногенными или природными факторами.

Достоверность полученных результатов и выводов.

Достоверность выдвинутых в диссертации положений и сделанных выводов опирается на корректное использование общепринятых математических методов, подтверждается результатами моделирования. Внедрение результатов.

Разработанная в диссертации математическая модель полёта мультироторных дронов в условиях ветрового воздействия используется при проведении воздушной разведки во время дорожного строительства в Технологическом Институте, г. Янгон, Мьянма. Акт внедрения представлен в приложении.

Результаты, выносимые на защиту:

1. Математическая модель автономного полёта легкого квадрокоптера при воздействии ветровой нагрузки, позволяющая оценивать затраты энергии и точность позиционирования для разных вариантов траектории полёта.

2. Структурная схема системы управления малыми дронами, включающая приложение, определяющее параметры траектории автономного полёта при воздействии ветровой нагрузки.

3. Обоснование возможности использования лёгких дронов, использующих для ориентации микромеханические сенсоры, для выполнения миссий в условиях ветровой нагрузки.

Апробация работы. Результаты диссертационных исследований были представлены и обсуждались на следующих научных конференциях:

1. 25-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: «Микроэлектроника и информатика - 2018», МИЭТ, 2018.

2. 11-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы информатизации в науке и образовании», МИЭТ, 2018.

3. 26-я Всероссийская межвузовская научно-практическая конференция студентов и аспирантов: «Микроэлектроника и информатика - 2019», МИЭТ, 2019.

4. 27-я Всероссийская межвузовская научно-практическая конференция студентов и аспирантов: «Микроэлектроника и информатика - 2020», МИЭТ, 2020.

5. Международная научно-практическая конференция «Инновационные технологии современной научной деятельности: стратегия, задачи, внедрение», Пенза, 2020.

6. Международная научно-практическая конференция «LXXIV Международные научные чтения (памяти А. Л. Чижевского)», Москва, 2020.

7. 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus2020), MIET, Moscow, 2020.

8. 28-я Всероссийская межвузовская научно-практическая конференция студентов и аспирантов: «Микроэлектроника и информатика - 2021», МИЭТ, 2021.

9. Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы информатизации в цифровой экономике и научных исследованиях - 2021»: МИЭТ, 2021.

10. 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus2021), MIET, Moscow, 2021.

11. 29-я Всероссийская межвузовская научно-практическая конференция студентов и аспирантов: «Микроэлектроника и информатика - 2022», МИЭТ, 2022.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 тезисов докладов и 9 статей, в том числе 3 в журналах, входящих в перечень ВАК, 4 работы проиндексированы в Scopus.

Структура и объём диссертационной работы. Рукопись диссертационной работы, общим объёмом 1 21 страница, состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 97 источников и четырех приложений.

ГЛАВА 1. Классификация и применение беспилотных аппаратов

Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) - это воздушное судно, на борту которого нет человека, способное передвигаться в воздушном пространстве. В зависимости от принципа полета и режима движения можно классифицировать летательные аппараты по нескольким категориям, как показано на рис. 1.

Рис. 1 Классификация летательных аппаратов в зависимости от принципа

полета и режима движения В моторизованном классе птицеподобный микро-летательный аппарат (МЛА) можно рассматривать как идеальный пример быстрой навигации. Самолет с вертикальным взлетом и посадкой и БПЛА классифицируются по одной и той же категории [1]. Сами БПЛА можно классифицировать следующим образом (рис. 2):

Рис. 2 Классификация БПЛА

1.1 Области применения беспилотников

Области использования беспилотных летательных аппаратов охватывают широкий спектр гражданских и военных применений. Беспилотники могут выполнять как наружные, так и внутренние миссии в очень сложных условиях [2]. Беспилотники могут быть оснащены различными датчиками и камерами для выполнения разведывательных, наблюдательных и мониторинговых миссий. Приложения беспилотников можно классифицировать по-разному. Они могут характеризоваться типом миссий - военные или гражданские, областью зон полета - снаружи помещений или внутри них и пространством, в котором осуществляется движение - земля, воздух, космос, надводные или подводные миссии.

БПЛА имеют множество применений в нашей повседневной жизни и их число постоянно растёт. В будущем дроны будут иметь более двухсот применений в зависимости от их типов (рис. 3).

Рис. 3 Классификация областей применения БПЛА Например, БПЛА могут использоваться для поисково-спасательных миссий, защиты окружающей среды, почтовой рассылки и доставки, выполнения миссий в океанах или на других планетах [3]. Эти беспилотники могут обеспечить быстрый обзор целевой области без какой-либо опасности для человека. Дроны, оснащенные инфракрасными камерами, могут получать

изображения даже в темноте. Микро-БПЛА из-за своих уменьшенных размеров могут использоваться для разведки внутри зданий и небольших помещений. Небольшие беспилотники в настоящее время являются единственным способом "заглянуть" внутрь зданий на поле боя или месте катастрофы [4]. Они могут нести специальные датчики для обнаружения биологических, ядерных, химических или других угроз.

1.2 Гражданское использование

Применение беспилотных летательных аппаратов в гражданских целях обеспечивает им широкий рынок сбыта и является мощным стимулом для исследований в этой области. К наиболее популярным приложениям следует отнести:

- фото и видеосъёмка объектов и массовых мероприятий;

- доставка мелких грузов;

- поддержка мер по преодолению последствий стихийных бедствий и спасательных операций в труднодоступных местах - в горах, в пещерах, в море;

- археологические исследования;

- мониторинг безопасности объектов;

- наблюдение за жизнью животных в естественной среде обитания;

- прогнозирование погоды на локальном уровне.

1.2.1 Фото и видеосъёмка

Аэрофотосъемка - одно из наиболее успешных применений беспилотных летательных аппаратов. Эта технология стала возможной благодаря малогабаритным цифровым камерам высокого разрешения, обеспечивающим получение качественных фотографий заданных регионов. Существует возможность и потоковой передачи видео во время полета по Wi-Fi. Необходимо отметить, что эта функция в некоторых странах законодательно ограничена, поскольку её использование приводит к нарушению прав граждан, за которыми ведется наблюдение. Корректное использование потокового видео

позволяет оператору следить за перемещениями беспилотных летательных аппаратов, не нарушая законодательство. Аэрофотосъемка все шире используется в киноиндустрии и в игровых приложениях [5].

1.2.2 Доставка грузов

Применение беспилотных летательных аппаратов для доставки небольших грузов потребителям относительно новой, но весьма важной областью; эта концепция является одной из революционных идей современности. Использование транспортных дронов сокращает сроки доставки и повышает производительность системы, снижает долю ручного труда при доставке пиццы, почтовой корреспонденция. БПЛА предоставляют услуги обществу, но все же в ограниченном объеме. Оператор DHL тестирует возможность отправки и доставки посылок с помощью беспилотника. Компания Amazon использует новые технологии БПЛА, чтобы обеспечить предоставление услуг по доставке за 30 минут. Особый интерес вызывают возможности дронов передвигаться независимо от уровня дорожного трафика. Ожидается, что эти виды гражданских услуг будут осуществляться в будущем преимущественно с помощью беспилотных летательных аппаратов [6].

1.2.3 Преодоление последствий стихийных бедствий

Применение беспилотных летательных аппаратов для преодоления последствий стихийных бедствий демонстрирует их высокую эффективность. Особенно это проявляется в первые моменты после катастрофы, когда наблюдается анархия управления вследствие крайне скудной информации о произошедшем событии. В этой ситуации беспилотники играют важную роль в сборе сведений о масштабах катастрофы, предполагаемых местах локализации пострадавших. Применяемые в подобных операциях беспилотники имеют специальные камеры с высоким разрешением, что позволяет использовать получаемые с их помощью снимки непосредственно для координации действий спасательных служб [7].

1.2.4 Спасательные операции

Совершенствование конструкций и электроники сделало возможным использование беспилотных летательных аппаратов непосредственно в ходе спасательных операций и даже для оказания медицинской помощи. Они могут доставлять продовольствие и медикаменты тем людям, которые оказались в зоне недоступной для спасательных команд, чтобы пострадавшие смогли дождаться прибытия помощи. Во многих случаях БПЛА являются единственным решением, которое можно использовать для обеспечения необходимыми продуктами людей, которые оказались заблокированными в пещерах или разрушенных зданиях. Кроме того, дроны могут поддерживать видеосвязь с пострадавшими, обеспечивая возможность проведения консультаций с медиками и оказания психологической помощи пострадавшим [8].

1.2.5 Археологические исследования

Еще не так давно учёные вынуждены были тратить много времени и сил на археологические исследования. Составление плана реконструкции исторических памятников также требует их тщательного обследования, что, с учётом аварийного состояния объектов, связано с опасностями. В настоящее время для этой работы используются беспилотные летательные аппараты. Это проще, так как они будут доставлять необходимую информацию об археологических памятниках с помощью аэрофотосъемки. Археологические исследования, проводимые с помощью беспилотных летательных аппаратов, органично дополняются сведениями, получаемыми от дистанционно управляемых аппаратов [9]. Успешными примерами могут служить исследования внутренних пространств пирамиды Хеопса и открытие затерянных в джунглях городов майя.

1.2.6 Географическое картографирование

Беспилотные летательные аппараты имеют огромное значение и в области трехмерного географического картографирования, продукты которого

сегодня широко используются в логистике, туриндустрии, службами экстренной помощи. На земном шаре есть множество областей и отдельных мест, которые недоступны человеку. Это может быть опасная береговая линия, недоступные вершины гор, болотистые местности. Кроме построения двухмерной карты местности, применение беспилотных летательных аппаратов позволяет создавать и 3-0 карты исследуемого пространства. Географическое картографирование с помощью беспилотных летательных аппаратов очень важно и для обеспечения полного покрытия территории. В настоящее время и в геологии все шире используют картографические дроны для сбора необходимой информации [10]. При этом кроме обычных камер, БПЛА могут быть оснащены и другими сенсорами - радарами, лидарами, ИК-камерами и радиометрами.

1.2.7 Здоровье людей

БПЛА являются передовыми технологическими устройствами, которые могут быть использованы для защиты здоровья человека, в случаях связанных с высоким риском заражения медицинского персонала. К такому риску приводят инфекционные заболевания, вызванные застойной загрязненной водой с комарами и домашними мухами. Из-за таких крошечных комаров лихорадка деньге распространена в 110 странах, среди которых Пакистан, Индия, Таиланд, Камбоджа, Шри-Ланка и Бразилия. Лихорадка деньге - это хорошо известная болезнь, которая поражает население этих стран и распространяется очень быстро, поэтому очень важно бороться с ней. Беспилотные летательные аппараты могут использоваться как для обнаружения природных и бытовых очагов лихорадки денге - прудов и водоемов с грязной водой, так и для последующего принятия быстрых мер, которые позволяют их локализовать [11].

1.2.8 Проверка безопасности

Физическая охрана жилых и производственных объектов является важным фактором личной и общественной безопасности, неотъемлемым

атрибутом современности. Ее обеспечение без технических средств, включающих сложные программно-аппаратные комплексы, штат квалифицированных сотрудников, невозможно. Однако, реализация такого подхода требует высоких финансовых затрат и эффективна для крупных объектов. Если вместо защищенного периметра использовать регулярный осмотр территории с помощью стационарных или мобильных камер, то затраты можно существенно сократить. Причем мобильные камеры наблюдения, перемещаемые с помощью беспилотных летательных аппаратов, позволяет организовывать охранные мероприятия на любых объектах, независимо от уже действующей инфраструктуры. Подобные решения применимы и для обеспечения безопасности мероприятий, проводимых даже на национальном уровне. Сегодня их воздушная инспекция уже является обязательной, поскольку позволяет зафиксировать любые отклонения от установленного регламента в начальный момент их возникновения [12].

1.2.9 Наблюдение за жизнью животных

Быстрое изменение климата, загрязнение окружающей среды и антропогенное влияние оказывают крайне негативное влияние на условия обитания диких животных. Наблюдение за лесами, озерами и реками позволяют оценивать состояние естественной для всего живого среды обитания. Сочетание с наблюдениями за жизнью животных позволяет учёным найти ответы на многие вопросы, например, почему миллионы птиц вынуждены изменять традиционные пути миграций. Пешеходные маршруты облегчают изучение поведения птиц, анализ данных и сбор необходимой статистики. Однако проведение аэрофотосъемки с помощью беспилотников позволяет выполнять эту операцию, не нарушая жизни птиц. Кроме того, беспилотники можно использовать даже в темноте с тепловизионными камерами и датчиками для наблюдения за теплокровными животными в любое время суток. Такие исследования проходят в различных заповедниках и парках [13].

1.2.10 Прогноз погоды

Конечно, для составления прогнозов погоды на глобальном уровне сегодня используют целую сеть метеоспутников, наземные станции наблюдения, метеозонды и мощные суперкомпьютеры. Но и беспилотные летательные аппараты вносят свой весомый вклад в этот процесс. Особенно это заметно на локальном уровне и для исследования закономерностей возникновения быстропротекающих атмосферных процессов - ураганов, торнадо и смерчей. В этом случае беспилотные летательные аппараты являются экономичным решением для проведения оперативного прогнозирования погоды [14]. БПЛА могут заблаговременно обнаруживать надвигающийся шторм, а для уточнения его границы могут быть запущены дополнительные аппараты. Для этого используется рой беспилотников, которые могут общаться друг с другом, проводя перекрестный анализ этой области окружающей среды, собирая больше данных, используя различные модели мобильности в соответствии с потребностями. Более легкие, малобюджетные беспилотники сбрасываются непосредственно в зону шторма, и их неизбежные потери не являются проблемой, поскольку они успевают передать собранную информацию до своего крушения.

1.3 Использование БПЛА в сельском хозяйстве

Современный мир характеризуется крайне неравномерным распределением ресурсов и уровнем развития стран. Поскольку питание людей полностью зависит от урожайности сельскохозяйственных культур, то бедные страны не в состоянии обеспечить население продовольствием. Традиционные методы земледелия уже не отвечает требованиям рынка, а население быстро растет особенно в слаборазвитых странах. Вопросы обеспечения едой всех людей независимо от их национальности и гражданства кормления являются важнейшими на международном уровне. Их решение связывают с необходимостью подъёма производительности сельского хозяйства. Это сложная задача, связанная с проблемами воздействия на окружающую среду,

необходимостью сокращения объема сточных вод, устранения химических выбросов и выбросов парниковых газов. Сельское хозяйство является перспективной областью, которая может быть улучшена с помощью современных технологий. Новые цифровые технологии будут способствовать решению этих проблем и налаживанию надлежащих процессов ведения сельского хозяйства путем внедрения интеллектуального земледелия [15].

Важную роль в этом могут сыграть технологии, основанные на применении БПЛА. Например, механизм анализа почвы, техника опрыскивания посевов, мониторинг посевов, рекогносцировка ирригационной системы должны проводиться дронами, что позволить предотвращать гибель посевов и снижение урожайности [16].

1.3.1 Анализ полевой почвы

Мониторинг сельхозугодий с помощью БПЛА является начальным этапом новой технологии, применяемой для повышения урожая. Он включает создание трехмерных отображений для оперативного анализа почвы. Установка на управляемые беспилотные летательные аппараты сенсоров для анализа почвы обеспечивает данные, которые могут быть использованы для регулирования систем орошения, управления уровнем азота в почве. Аграрии могут рассчитать оптимальную дозировку удобрений, которые необходимы в данный момент растениям, причем сделать такой расчет индивидуально для каждого участка. Благодаря этому механизму почва получит необходимые питательные вещества, а урожайность увеличится при минимальных затратах удобрений [17]. Эти же преимущества можно получить и при локальном поливе полей. Экономия воды в засушливых регионах даёт не меньший финансовый эффект.

1.3.2 Выявление заболеваний сельскохозяйственных культур

Различные заболевания сельскохозяйственных культур могут значительно снизить их урожай или даже полностью его уничтожить. Для профилактики болезней необходимо своевременно выявлять бактериальные

или грибковые инфекции. Для этого требуется проводить сканирование посевов для оценки необходимости немедленного реагирования на возникшую проблему путем применения соответствующих препаратов. Традиционный метод оценки дает точные прогнозы, но требует очень высоких затрат времени и квалифицированных кадров, трудно применим для больших площадей посевов. Для косвенной оценки состояния здоровья посевов, не связанной с необходимостью сбора биологического материала, можно использовать аэрофотосъёмку в видимом и инфракрасном цвете. Беспилотные летательные аппараты являются лучшим вариантом реализации такого подхода. Проводимое с их помощью сканирование сельскохозяйственных культур позволяет легко выявлять очаги заражения в начальной стадии заболевания и принимать надлежащие агрономические меры [18].

1.3.3 Защита растений с помощью опыления

Современное электронное оборудование может использоваться для измерения с большого расстояния высоты растений. Если установить ультразвуковые или лазерные сенсоры на борту беспилотных летательных аппаратов, то они смогут быстро и точно измерить высоту растений относительно рельефа и ландшафта. Необходимо отметить, что такой тип сканирования практически недоступен для наземных роботов, поскольку трудно минимизировать их воздействие на почву и побеги. Однако он легко интегрируется с беспилотными летательными аппаратами, которые могут выполнять сканирование больших участков земли для оценки необходимого количества химикатов и гербицидов в зависимости от плотности посадки и их роста растений. После этого БПЛА могут использоваться и для непосредственного опыления растений, причём полёты на низкой высоте позволяют минимизировать количество распыляемой жидкости. Это снижает затраты на химобработку растений, а кроме того, уменьшает количества химических веществ проникающих в грунтовые воды. По оценкам экспертов, распыление, которое может быть выполнено с помощью беспилотных

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Аунг Тху, 2022 год

- - - - - - -

- - - - - - -

- - - - - - -

- - - - - - -

- - - - - - -

3001 4.5 0.9 3.106686069 -0.087266463 -1.14437217 90.33821227

3002 5 0.9 3.141592654 -0.087266463 -3.658078562 89.55297359

3003 5 0.9 3.176499239 -0.087266463 -3.642849237 88.68048617

3004 5 0.9 3.106686069 -0.087266463 -3.642849237 90.42546101

3005 5.5 0.9 3.141592654 -0.087266463 -6.158078562 89.55297359

3006 5.5 0.9 3.176499239 -0.087266463 -6.141326305 88.59323743

3007 5.5 0.9 3.106686069 -0.087266463 -6.141326305 90.51270975

3008 4.5 1 3.141592654 -0.087266463 -0.659981213 89.50939572

3009 4.5 1 3.176499239 -0.087266463 -0.646274821 88.72415704

3010 4.5 1 3.106686069 -0.087266463 -0.646274821 90.29463439

3011 5 1 3.141592654 -0.087266463 -3.159981213 89.50939572

3012 5 1 3.176499239 -0.087266463 -3.144751888 88.6369083

3013 5 1 3.106686069 -0.087266463 -3.144751888 90.38188314

3014 5.5 1 3.141592654 -0.087266463 -5.659981213 89.50939572

3015 5.5 1 3.176499239 -0.087266463 -5.643228956 88.54965956

3016 5.5 1 3.106686069 -0.087266463 -5.643228956 90.46913188

3017 4.5 1.1 3.141592654 -0.087266463 -0.161883864 89.46581785

3018 4.5 1.1 3.176499239 -0.087266463 -0.148177472 88.68057917

3019 4.5 1.1 3.106686069 -0.087266463 -0.148177472 90.25105652

3020 5 1.1 3.141592654 -0.087266463 -2.661883864 89.46581785

3021 5 1.1 3.176499239 -0.087266463 -2.646654539 88.59333043

- - - - - - -

- - - - - - -

- - - - - - -

- - - - - - -

- - - - - - -

6538 4.5 0.9 3.106686069 0.087266463 7.751810529 113.0278568

6539 5 0.9 3.141592654 0.087266463 5.238104137 112.2426182

6540 5 0.9 3.176499239 0.087266463 5.253333461 111.3701307

6541 5 0.9 3.106686069 0.087266463 5.253333461 113.1151056

6542 5.5 0.9 3.141592654 0.087266463 2.738104137 112.2426182

6543 5.5 0.9 3.176499239 0.087266463 2.754856394 111.282882

6544 5.5 0.9 3.106686069 0.087266463 2.754856394 113.2023543

6545 4.5 1 3.141592654 0.087266463 8.236201486 112.286196

6546 4.5 1 3.176499239 0.087266463 8.249907878 111.5009574

6547 4.5 1 3.106686069 0.087266463 8.249907878 113.0714347

6548 5 1 3.141592654 0.087266463 5.736201486 112.286196

6549 5 1 3.176499239 0.087266463 5.75143081 111.4137086

6550 5 1 3.106686069 0.087266463 5.75143081 113.1586834

6551 5.5 1 3.141592654 0.087266463 3.236201486 112.286196

6552 5.5 1 3.176499239 0.087266463 3.252953743 111.3264599

6553 5.5 1 3.106686069 0.087266463 3.252953743 113.2459322

6554 4.5 1.1 3.141592654 0.087266463 8.734298835 112.3297739

6555 4.5 1.1 3.176499239 0.087266463 8.748005227 111.5445352

6556 4.5 1.1 3.106686069 0.087266463 8.748005227 113.1150126

6557 5 1.1 3.141592654 0.087266463 6.234298835 112.3297739

6558 5 1.1 3.176499239 0.087266463 6.249528159 111.4572865

6559 5 1.1 3.106686069 0.087266463 6.249528159 113.2022613

6560 5.5 1.1 3.141592654 0.087266463 3.734298835 112.3297739

6561 5.5 1.1 3.176499239 0.087266463 3.751051092 111.3700377

6562 5.5 1.1 3.106686069 0.087266463 3.751051092 113.2895101