SU17 Araştırma Drone - MID-360 LiDAR, Dört Kameralı SLAM, EGO-Swarm ile PX4 Açık Kaynaklı Endüstriyel Drone Geliştirme

Genel bakış

SU17 Araştırma İHA'sı, yüksek performanslı bir dört pervaneli helikopterdir. 6000mAh pil, MID-360 LiDAR 3D haritalama için dörtlü kamera SLAM sistemi hassas yerelleştirme ve entegre GPS+GLONASS konumlandırma. Kalkış ağırlığı ile 2,3 kilo ve bir 200 gr yük kapasitesi, sunar 21 dakikalık uçuş süresi görsel konumlandırma modunda. Prometheus yazılımı tarafından desteklenmektedir, hedef tanıma, yol planlama ve otonom navigasyonu destekler ve bu da onu bir endüstri sınıfı araştırma ve inovasyon için çözüm.

Donanım Parametreleri

Uçak

Parametre	Tanım
Uçak Tipi	Dört pervaneli helikopter
Kalkış Ağırlığı (Yaklaşık)	2,3 kg (koruyucu kapak ve pil ile)
Çapraz Mesafe	320 mm
Boyutlar	Uzunluk: 442 mm, Genişlik: 388 mm, Yükseklik: 174 mm (koruyucu kapak hariç)
Maksimum Yük Kapasitesi	200 gr
Havada asılı kalma uçuş süresi	Yaklaşık 13 dk (yüzde 100'de gezinme, 0'ın altına düşmeme) görsel konumlandırma: 21 dk
Uçuş Doğruluğu	GPS: Dikey ±1,5 m, Yatay ±2,0 m
	3D LiDAR SLAM: Dikey ±0,08 m, Yatay ±0,08 m
	4 kameralı görsel SLAM: Dikey ±0,05 m, Yatay ±0,05 m
Rüzgar Direnç Seviyesi	Seviye 4
Çalışma Sıcaklığı	-10°C ila 40°C
Ana MCU Çipi	STM32H743
IMU	ICM42688/BMI088
Barometre	MS5611
Pusula	QMC5883L
Arayüz	USB Tip-C

Gemideki Bilgisayar

Parametre	Tanım
İşlemci	Intel Core i5-8365U
Bellek Kapasitesi	8 GB
Bellek Frekansı	LPDDR3@2133MHz
Depolamak	256 GB NVMe SSD
Ağ Bağlantı Noktası	Baidu Apollo Ethernet X2, 12V@3A power kaynağı, IEEE 1588-2008'i (PTP v2) destekler
Seri Port	TTL Seri Port X2, 5V/3.3V@500mA power tedarik
USB	Tip-C X2 (1x USB2.0, 1x USB3.0)
HDMI	HDMI 1.4

---

Güç Pil

Parametre	Tanım
Örnek	SU17-L
Pil Türü	Yüksek basınçlı lityum polimer pil
Anma Gerilimi	26,4 V (Maksimum), 21 V (Minimum)
Depolama Voltajı	22.8V (Tipik)
Nominal Kapasite	6000mAh
Ağırlık	680 gr
Boyutlar	Uzunluk: 85,2 mm, Genişlik: 86.5 mm, Yükseklik: 135 mm

---

Uzaktan Kumanda

Parametre	Tanım
Örnek	QE-2
Kanallar	8
İletim Gücü	18~20 dBm
Ağırlık	294,1 gr

Dengeleme halkası

Parametre	Tanım
Kontrol edilebilir açı	-90° ~ 30° (Eğim Ekseni)
Akış Protokolü	RTSP (Standart)
Kodlama Biçimi	H.264
Çözünürlük	1080P @ 25fps
Çapraz FOV (D)	120°
Dikey FOV (V)	54°
Yatay FOV (H)	95°

---

Görüntü İletimi

Parametre	Tanım
Çalışma Frekansı	2,4 GHz
İletim Gücü	18dBm
İletişim Aralığı	3Km (Hiçbir Engel, Hiçbir Girişim Yok)
Görüntü Aralığı	1Km (Minimum Müdahale, Engel Yok)
Maksimum Bant Genişliği	40Mbps

---

Dörtlü Derinlik Kamerası

Parametre	Tanım
Vizyon Hızlandırıcı	Intel Movidius Myriad X VPU
Maksimum Çözünürlük	1296x816
Maksimum Kare Hızı	1280x800 @ 120fps
Kepenk Tipi	Küresel Kepenk
Kodlama Biçimi	8/10-bit Tek Akış
Görüş alanı	150° Diyagonal FOV, 127,4° Yatay FOV, 79,7° Dikey FOV
Sensör Sayısı	4 (2 Ön + 2 Arka)
IMU	Vücut kitle indeksi270

GNSS

Parametre	Tanım
Yatay Doğruluk	1,5 m CEP (SBAS ile)
Hız Doğruluğu	0,05 m/sn
Çalışma Modu	GPS + GLONASS + BDS + GALILEO + SBAS + QZSS

---

Şarj cihazı

Parametre	Tanım
Örnek	LK150-2640500
AC Giriş Voltajı	100V ~ 240V
DC Giriş Voltajı	26.4V
Ağırlık	460 gr
Şarj Akımı	5A

---

3D LiDAR

Parametre	Tanım
Örnek	ORTA-360
Lazer Dalga Boyu	905 mil
Ölçüm Aralığı	40 m @ %10 Yansıtma
Görüş alanı	Yatay 360°, Dikey -7° ~ 52°
Minimum Aralık	0,1 m
Nokta Frekansı	10 Hz (Tipik)
Nokta Çıktısı	200.000 puan/sn
Veri Arayüzü	100 BASE-TX Ethernet
Veri Senkronizasyonu	IEEE 1588-2008 (PTP v2), GPS
Dahili IMU	ICM40609
Güç Kaynağı Voltajı	7~27V
Boyutlar	65 mm (G) x 65 mm (D) x 60 mm (Y)
Ağırlık	115 gr
Çalışma Sıcaklığı	-20°C ~ 55°C

Yazılım Parametreleri

Gemideki Bilgisayar

Parametre	Tanım
Örnek	Intel Core i5-8365U
Sistem	Ubuntu 20.04
Kullanıcı adı	amov
Şifre	amov
ROS	akılcı
Açık CV	4.7.0
Görsel Konumlandırma Sistemi	BSA_SLAM V1

---

Prometheus Yazılımı

Parametre	Tanım
Sürüm	sürüm 2.0
PrometheusYer İstasyonu Sistemi	v1.24.11.27 (Wiki yayın kaydına dayalı son sürüm)

Detaylar

SU17 Araştırma Sürümü

Endüstri sınıfı kalitede araştırma dronu

• İsteğe bağlı 3D LiDAR: Haritalama, konumlandırma ve navigasyon engellerinden kaçınmayı sağlar.
• Prometheus Otonom Drone Yazılımı:Drone kontrolünde hızlı ustalık kazanmak için demolarla dolu.
• Endüstri sınıfı uçuş platformu: Kararlı ve açık, araştırma drone performansı için yeni bir standart belirliyor.

Temel Özellikler

SU17 Araştırması İHA Geliştirme Platformu (SU17 olarak anılır) uçuş kontrolörleri, yerleşik bilgisayarlar, dörtlü kamera SLAM modülleri, bulut kameraları ve yüksek düzeyde entegrasyon için görüntü iletim modüllerini içeren entegre bir tasarım benimser ve donanım kararlılığını ve güvenilirliğini önemli ölçüde artırır. Prometheus otonom drone yazılımıyla donatılan SU17, çeşitli uçuş kontrol senaryoları için hedef tanıma, izleme ve yol planlama gibi özellikleri destekler.

İsteğe bağlı olarak, 3D LiDAR SLAM'ı elde etmek için FAST-LIO algoritmasıyla birleştirilmiş MID-360 3D LiDAR'ı entegre ederek hassas çevresel algılama ve konumlandırma bilgisi sunar. EGO-Swarm yol planlama algoritmasıyla eşleştirildiğinde, karmaşık ortamlarda verimli gerçek zamanlı 3D haritalama ve engel önleme sağlar.

Prometheus V2 Yazılım Sistemi

Geliştirme platformu, ROS ve Prometheus açık kaynak çerçevesi üzerine inşa edilmiştir ve verimli yeniden programlama için zengin işlevler ve kapsamlı ikincil geliştirme API'leri sunar. Konumlandırma bilgilerine, uçuş modlarına, pil durumuna, IMU verilerine ve diğer drone durumu ve sensör veri arayüzlerine erişim sağlar ve ayrıca konum, hız, ivme ve tutum için kontrol arayüzleri sunar.

Ek olarak, ilgili API'ler için kullanım örnekleri içerir. Dahası, drone uçuş operasyonları için güvenlik kontrol işlevlerine sahiptir (çarpışma önleme), anormal koşullar altında otomatik inişe olanak tanır, çarpışma riskini azaltır ve daha güvenli bir geliştirme süreci sağlar.

SpireCV Vizyon Kütüphanesi

SpireCV Vision Library, akıllı İHA sistemleri için özel olarak tasarlanmış gerçek zamanlı bir görüntü işleme SDK'sıdır. Gimbal ve kamera kontrolü, video depolama ve akışı, hedef tespiti, tanıma ve izleme gibi işlevler sağlar.

Bu SDK, akıllı İHA sistemleri geliştiricileri için yüksek performans, güvenilirlik ve akıcı bir arayüz sunmayı amaçlamaktadır. Özellik açısından zengin bir görsel işleme çözümüyle, geliştiricilerin çeşitli karmaşık görüş tabanlı uygulamaları verimli bir şekilde uygulamasını sağlar.

Prometheus Yer İstasyonu

Prometheus Yer İstasyonu, Qt teknolojisi kullanılarak inşa edilen Prometheus sistemine dayalı olarak geliştirilen bir insan-drone etkileşim arayüzüdür. Prometheus sisteminin işlevlerinin hızlı bir şekilde çoğaltılmasını sağlayarak, drone durumu ve kontrol verilerinin gerçek zamanlı izlenmesini ve 3B görselleştirilmesini sağlar.

Kullanıcılar yer istasyonu aracılığıyla tek tıklamayla kalkış, mevcut konumda gezinme, iniş ve konum kontrolü gibi komutları yürütebilir. Ayrıca sistem, kullanıcı tanımlı komut dosyalarını başlatmak veya özel mesajlar göndermek için özel işlev düğmelerini destekler ve kullanıcı işlemlerinin rahatlığını, verimliliğini ve ölçeklenebilirliğini önemli ölçüde artırır.

Güçlü Genişleme

Donanım Genişletme Bağlantı Noktaları

• Seri Port 1

• Seri Port 2

• Ağ Bağlantı Noktası 1

• Ağ Bağlantı Noktası 2

• USB Bağlantı Noktaları:

  • USB 3.0 (USB 2.0 ile uyumludur)
  • USB 2.0

Donanım Çerçevesi

Görselde SU17 drone'unun donanım mimarisi gösterilmektedir ve gelişmiş veri işleme ve sistem kontrolü için çeşitli bileşenlerin entegrasyonu vurgulanmaktadır:

1. Kameralar (Kamera 1-4):
   Birine bağlı VPU (Görüntü İşleme Birimi) ön uç ön işleme için.

2. VPU:
   Birden fazla kameradan gelen görsel verileri işler ve bunları işlem birimlerine iletir.

3. İşlemci (X86) ile iGPU ve OpenVINO:
   Arka uç işlemleri için birincil hesaplama birimi olarak hizmet verir ve gelişmiş hesaplama gücü için ağa bağlı genişleme yeteneklerini destekler.

4. ARM Tek Çipli Mikrodenetleyici:
   Ek kontrol işlevleri için UART arayüzü aracılığıyla CPU ile etkileşime girer.

5. Ön Uç Boru Hattı ve Kamera 5:
   Daha fazla veri akışı sağlamak için özel bir ARM işlemcisi tarafından yönetilir.

Bu çerçeve, gerçek zamanlı görüntü analizini, gelişmiş hesaplama görevlerini ve donanım bileşenleri arasında sorunsuz iletişimi destekleyen birden fazla işlem birimini entegre eder. Araştırma ve geliştirme uygulamalarında karmaşık işlemlerin verimli bir şekilde ele alınmasını sağlar.

Yazılım Çerçevesi

Şemada SU17 İHA'nın yazılım mimarisi gösterilmektedir ve otonom işlevsellik için çeşitli sistemlerin entegrasyonu vurgulanmaktadır:

1. BSA_SLAM (Haritalama ve Yerelleştirme):

   • Mekansal haritalama ve konumlandırma verileri sağlar.
   • Doğru ortam algısı için derinlik ve IMU sensör girişlerini entegre eder.

2. SpireCV Vizyon Algısı:

   • Nesne tespiti, ROI bilgisi ve hedef takibi dahil olmak üzere görsel verileri işler.

3. Kullanıcı Uygulamaları:

   • Veri görselleştirme ve komut girişi gibi kullanıcı odaklı görevler için arayüzler.

4. Prometheus Hareket Planlaması:

   • Pozisyon, hız ve hedef verilerini kullanarak yörünge planlamasını gerçekleştirir.

5. ASDK Otonom Sürüş Çerçevesi:

   • Sensörler, kameralar, bulut modülleri ve harici arayüzler arasındaki veri akışını yöneten merkezi işlem katmanı olarak hizmet verir.
   • Çoklu giriş/çıkış kanalını destekler (örneğin, ağ portları, seri portlar).

6. MAVROLAR:

   • Uçuş durumu ve pozisyon kontrolü için uçuş kontrol sistemleri (PX4/FMT) ile iletişim kurar.

7. Bulut Modülü ve Çoklu Senkronizasyon Kameraları:

   • Gelişmiş işleme için bulut tabanlı verileri entegre eder.
   • Yüksek hassasiyetli işlemler için görsel girdileri senkronize eder.

Mavi Hatlar:Yörünge planlaması için karar alma yollarını temsil eder.

Bu mimari, sağlam drone operasyonu için çeşitli donanım ve yazılım bileşenleri arasında kesintisiz iletişim sağlayan modüler, genişletilebilir bir tasarıma sahiptir.

Akıllı Açıklık: Entegre İHA Sistem Çözümü

Diyagram, çeşitli bileşenler arasında modülerliği ve entegrasyonu vurgulayarak drone sistemleri için kapsamlı ve açık bir mimari sunmaktadır:

1. Çekirdek Bileşenler:

   • FMT Açık Kaynaklı Otopilot: Modüler geliştirmeye dayalı güvenilir uçuş kontrolü sağlar, farklı ortamları destekler ve veri entegrasyonunu sağlar.
   • PX4 Uçuş Kontrol Sistemi: İstikrarı garanti eder ve gelişmiş modüler özelleştirmeyi destekler.
   • SpireCV Vizyon Algılama Platformu: Nesne algılama, izleme ve gerçek zamanlı video akışı da dahil olmak üzere görüntü işleme üzerine odaklanır.

2. Temel Çerçeveler:

   • Prometheus Otonom İHA Platformu: Çoklu drone kontrolü, hareket planlama, işbirlikli navigasyon ve gerçek dünya simülasyonlarını içerir.
   • BSA_SLAM Sistemi: Hassas konumlandırma ve haritalama için görüş tabanlı SLAM ve LiDAR tabanlı SLAM'ı birleştirir.
   • ASDK G/D Yer İstasyonu Kontrol Arayüzü:Yer istasyonları ile İHA'lar arasında izleme ve gerçek zamanlı ayarlamalar için kesintisiz iletişimi sağlar.

3. İş Akışı Entegrasyonu:

   • Hareket planlama, çevre haritalama ve otonom navigasyon gibi süreçleri vurgular.
   • Yörünge kontrolü, engel kaçınma ve gerçek zamanlı veri yönetimi için profesyonel yer istasyonlarıyla entegrasyon.

4. Simülasyon Desteği:

   • Otonom görev testleri, İHA kontrolü ve bileşen doğrulaması için bir simülasyon sistemi içerir.

Bu sistem, çeşitli senaryolarda araştırma, uygulama ve test için ölçeklenebilir yeteneklere sahip, otonom İHA geliştirme için son teknoloji bir çözüm sunmaktadır.

SU17 araştırma insansız hava aracının yapısal bileşenleri, istikrarını ve gelişmiş tasarımını vurgulamaktadır. Temel özellikleri arasında şunlar yer almaktadır: MID360 LiDAR hassas haritalama için, çok yönlü görüş sistemi kapsamlı çevresel algı için, tek eksenli gimbal sabitlenmiş görüntüleme ve sağlam bir 6S pil genişletilmiş güç için. Diğer temel bileşenler şunlardır pervane sistemi, anten, seyir ışıklarıve bir mikro SD kart yuvası veri depolama için. Tasarım, çeşitli araştırma uygulamaları için güvenilirlik ve yüksek performans sağlayan son teknoloji donanımı entegre eder.