وحدة التحكم في الطيران المستقل

أنواع وحدات التحكم في الطيران ذاتية القيادة

تُعدّ وحدة التحكم في الطيران ذاتية القيادة مكونًا أساسيًا في أي طائرة بدون طيار. فهي بمثابة دماغ الطائرة، تضمن قدرتها على الطيران والحفاظ على استقرارها. وتتوفر العديد من وحدات التحكم في الطيران ذاتية القيادة، ولكل منها خصائص وقدرات فريدة.

• Pixhawk

  الأول هو PX4 أو Pixhawk، تم تطويره بواسطة منظمة Dronecode غير الربحية التي تقف وراء نظام التشغيل Linux. إنه شائع لدى المطورين وهواة التصنيع لأنه يعمل مع العديد من مجموعات الطائرات بدون طيار. ويحتوي على العديد من أجهزة الاستشعار المدمجة، مثل مستقبل GPS. ويمكنه القيام بعمليات تحديد النقاط، واتباع تضاريس محددة، وأنماط الطيران المصممة خصيصًا للمستخدم. والشفرة مفتوحة المصدر، مما يسمح لأي شخص بتحسين Pixhawk.

• APM

  خيار آخر هو ArduPilot Mega، أو APM، والذي يمكنه التحكم في الطائرات RC والمروحيات والطائرات بدون طيار. يعمل APM بنفس البرنامج مفتوح المصدر مثل Pixhawk. لذلك، يمكنه جعل الطائرات بدون طيار تطير على المسارات المبرمجة مسبقًا. والأجهزة أرخص من Pixhawk لكنها تعمل بشكل جيد لمشاريع الطائرات بدون طيار المخصصة.

• OpenPilot/Librepilot

  كان OpenPilot أحد أول من أضاف ميزات ذاتية القيادة. أصبح لاحقًا Librepilot، والذي يسهل استخدامه أكثر من Pixhawk أو APM. يسمح Librepilot للمستخدمين بإنشاء خطط طيران على الخرائط. لكنه لا يحتوي على العديد من الخيارات المتقدمة لبناة الطائرات بدون طيار ذوي الخبرة.

• Vector

  يستهدف Vector المستخدمين الذين يرغبون في الحصول على تثبيت GPS سهل التركيب. يتميز بحجمه الصغير الذي يناسب طائرات بدون طيار صغيرة. على الرغم من خفة وزنه، لا يوفر Vector نفس مستوى الاستقلالية القابلة للبرمجة مثل Pixhawk أو APM.

• وحدات التحكم في الطيران ذاتية القيادة المدمجة

  توفر وحدات تحكم مثل Naza و Ultra أيضًا بعض ميزات الاستقلالية ولكنها تركز بشكل أساسي على التحكم في الاستقرار لطائرات RC. تُسهّل دمجها استخدام الطائرات بدون طيار للتصوير الفيديوي، لكنها تفتقر إلى قابلية البرمجة المخصصة مقارنةً بالخيارات مفتوحة المصدر الأوسع.

ميزات ووظائف وحدة التحكم في الطيران ذاتية القيادة

تساعد الميزات المختلفة لوحدة التحكم في الطيران ذاتية القيادة على تنفيذ وظائفها في مراقبة وتحكم الطائرة.

• أجهزة الاستشعار الدوارة والمُسرّعة

  تُعدّ هذه المستشعرات ضرورية لاكتشاف اتجاه الطائرة والكشف عن حركاتها الخطية. تلعب دورًا مهمًا في تحديد موضع الطائرة وتحليقها المستقر. فهي تساعد وحدة التحكم في الطيران الموجهة بـ GPS على الحفاظ على موضع ثابت أثناء الطيران.

• مستشعر GPS

  يُعدّ مستشعر GPS ضروريًا للرحلات ذاتية القيادة. يُستخدم لتحديد موقع الطائرة بدون طيار وسرعتها وارتفاعها. تساعد البيانات من GPS في الملاحة باستخدام نقاط محددة، ووظائف العودة إلى المنزل، وأنماط الطيران المتقدمة.

• مقياس الضغط الجوي / مستشعر الارتفاع

  يعمل مستشعر الارتفاع مع مستشعر GPS لتحديد ارتفاع الطائرة بدون طيار. يمكن أن يساعد مستشعر الضغط الجوي في الحفاظ على الارتفاع، واتباع التضاريس، والهبوط في حالات الطوارئ من خلال توفير بيانات دقيقة عن الارتفاع.

• توزيع الطاقة وإدارة البطارية

  تُعدّ قدرة توزيع الطاقة وإدارة عمر البطارية أمرًا بالغ الأهمية للرحلات الطويلة. فهي تضمن كفاءة نظام الطاقة وتؤدي مهام إدارة الطاقة. يقلل نظام توزيع الطاقة الفعال من فقدان الطاقة ويُطيل عمر البطارية.

• نظام الاتصالات

  يُمكّن نظام الاتصالات وحدة التحكم في الطيران من تلقي الأوامر من نظام التحكم عن بعد وإرسال تحديثات حالة في الوقت الفعلي. تُساعد أنظمة الاتصالات الجيدة المشغل على البقاء على اتصال والحصول على وعي بالموقف أثناء الطيران. فهو يسمح بمراقبة الطائرة بدون طيار أو الطائرة وتحكمها في الوقت الفعلي.

• إدارة النقاط المحورية

  تُشير إدارة النقاط المحورية إلى نظام ملاحة يشمل خريطة أو قائمة محددة مسبقًا بالنقاط المحورية. يمكن لوحدة التحكم في الطيران متابعة النقاط المحورية للوصول إلى مواقع معينة أو السفر من خلالها. يمكن استخدام إدارة النقاط المحورية في مهام البحث والدعم أو التصوير الخارجي.

• الحدود الجغرافية

  الحدود الجغرافية هي ميزة تُنشئ حدودًا جغرافية افتراضية لتقييد مكان طيران الطائرة بدون طيار. ستمنع وحدة تحكم ذاتية القيادة مزودة بالحدود الجغرافية الطائرة بدون طيار من دخول مناطق محظورة مثل المطارات أو المناطق الحساسة. تُحسن الحدود الجغرافية السلامة وتساعد على الامتثال للوائح.

• تصميم مضغوط

  يمكن للمصنعين اختيار تصميم مضغوط ليناسب مختلف الطائرات. تسمح وحدة تحكم في الطيران أصغر وأكثر ضغطًا بتركيب أكثر مرونة، مما يسمح لها بالتناسب مع المساحات الضيقة لتلبية قيود الحجم والوزن.

استخدامات وحدة التحكم في الطيران ذاتية القيادة

تُعدّ وحدات التحكم في الطيران ذاتية القيادة أساسية في تمكين الطيارين من إجراء مهام ستكون معقدة ومُرهقة بطريقة أخرى.

• المسح والخرائط: يتم استخدام أنظمة وحدات التحكم في الطيران ذاتية القيادة على نطاق واسع في صناعة الطائرات بدون طيار ذاتية القيادة لالتقاط قياسات دقيقة ومنظمة أثناء أعمال الخرائط.
• الزراعة الدقيقة: يمكن للطائرات بدون طيار المزودة بوحدات التحكم في الطيران مراقبة صحة النباتات وتقييم ظروف الحقل وتحسين استخدام الموارد.
• مراقبة البيئة: تُعدّ وحدات التحكم في الطيران ذاتية القيادة ضرورية لإجراء فحوصات بيئية منتظمة وتتبع التغيرات في النظم البيئية الطبيعية.
• فحوصات البنية التحتية: تُمكّن وحدة التحكم في الطيران ذاتية القيادة الطائرات بدون طيار من فحص الهياكل مثل الجسور وخطوط الطاقة والمباني من الأعلى، وجمع بيانات حيوية.
• الاستجابة للطوارئ: في الحالات الحرجة، يمكن للطائرات بدون طيار رسم مسارات وتوصيل الإمدادات وجمع المعلومات، مما يزيد بشكل كبير من القدرة التشغيلية.
• التوصيل واللوجستيات: تُمكّن وحدة التحكم في الطيران ذاتية القيادة الطائرات بدون طيار من التنقل في المسارات بأمان ودقة للتوصيل في المسافات القصيرة ونقل الطرود والعمليات اللوجستية.

كيفية اختيار وحدات التحكم في الطيران ذاتية القيادة

قبل اختيار وحدة تحكم في الطيران ذاتية القيادة، هناك العديد من العوامل الرئيسية التي يجب على الشركات مراعاتها لضمان حصولها على حل موثوق به وفعال لاحتياجاتها التطبيقية.

• متطلبات التطبيق

  تناسب وحدة التحكم في الطيران فئات مختلفة من التطبيقات، مثل طائرات بدون طيار للسباق، أو طائرات بدون طيار تجارية، أو تكوينات متعددة الدوارات. لهذا السبب، يجب على الشركات تحديد التطبيق المستهدف واختيار وحدة تحكم في الطيران مصممة خصيصًا لهذا السيناريو المحدد. سيتيح ذلك للشركات تحقيق أقصى قدر من الأداء والقدرات.

• مجموعة أجهزة الاستشعار

  تعتمد وحدة التحكم في الطيران ذاتية القيادة بشكل كبير على أجهزة الاستشعار المتاحة لتحديد حالة الطائرة بدقة أثناء الطيران. لذلك، يجب على الشركات التأكد من أن وحدة التحكم في الطيران تحتوي على مجموعة جيدة من أجهزة الاستشعار، بما في ذلك مقاييس التسارع، والجايروسكوبات، والمغناطيسات، ومقاييس الضغط الجوي. ستساعد هذه المستشعرات في تثبيت وظائف الملاحة والحفاظ على الارتفاع.

• قدرات GPS والملاحة

  يجب أن توفر وحدة تحكم في الطيران جيدة مزودة بـ GPS تخطيطًا لنقاط محددة، ووظائف العودة التلقائية إلى المنزل، وقدرات الحفاظ على الموضع. يجب على الشركات مراعاة قدرات GPS والملاحة لوحدة تحكم في الطيران بعناية لضمان أن حلها مجهز تجهيزًا جيدًا لتلبية متطلبات الملاحة.

• خوارزميات التحكم والتثبيت

  في هذه الحالة، يجب على الشركات البحث عن ميزات مثل التحكم PID، والخوارزميات الحديثة، وقدرات التثبيت القوية. يجب عليهم أيضًا التأكد من أن وحدة التحكم في الطيران لديها تحكم مستقر واستجابة في الطيران لتعزيز أداء الطيران.

• خيارات التخصيص والضبط

  يجب على الشركات التي تسعى إلى المرونة والتكيف مراعاة خيارات التخصيص والضبط لوحدة تحكم في الطيران بعناية. ستتاح للشركات مساحة لضبط المعلمات مثل مكاسب التحكم، وأنماط الطيران، ومعايرة أجهزة الاستشعار لتلبية احتياجاتها التشغيلية الفريدة.

• التكامل والتوافق

  يجب على الشركات التأكد من أن وحدة التحكم في الطيران ذاتية القيادة التي تنوي شرائها متوافقة مع منصة الطائرات (على سبيل المثال، تصميم الإطار، ونظام الدفع، وسعة الحمولة). يجب عليهم أيضًا التأكد من أن وحدة التحكم في الطيران يمكن دمجها بسلاسة مع مكوناتهم وتقنياتهم الحالية، بما في ذلك واجهات الاتصال، وأجهزة التحكم عن بعد، وأنظمة القياس عن بُعد.

• الموثوقية والدعم

  أخيرًا، يجب على المنظمات إعطاء الأولوية للموثوقية ودعم ما بعد البيع عند اختيار وحدة تحكم في الطيران. يجب عليهم اختيار بائعين ذوي سمعة طيبة مع سجل في توفير منتجات موثوقة ومجتمع دعم نشط. سيتيح ذلك للشركات راحة البال الكافية وتحسين الكفاءة التشغيلية.

أسئلة وأجوبة

س1: ما هي المكونات الأساسية لوحدة تحكم في الطيران ذاتية القيادة؟

ج1: تتكون وحدة تحكم في الطيران ذاتية القيادة من مكونات أجهزة وبرامج. تشمل الأجهزة أجهزة استشعار مثل GPS، وIMU، ومقياس الضغط الجوي، والمغناطيس، وإدارة الطاقة، وواجهات كهربائية. تشمل البرامج خوارزميات للتثبيت والملاحة وقوانين التحكم والتخطيط للبعثات ودمج أجهزة الاستشعار.

س2: كيف تؤثر وحدة التحكم في الطيران على أداء الطائرة بدون طيار؟

ج2: تُعدّ وحدة التحكم في الطيران أساسية لأداء الطائرة بدون طيار وخصائصها أثناء الطيران. توفر وحدات التحكم ذات الميزات الأكثر تقدمًا قدرًا أكبر من الاستقرار والتحكم في ظروف متنوعة. وتلك التي تتميز بقدرات GPS والملاحة يمكن أن توفر رحلة وبعثات ذاتية القيادة.

س3: ما هي روتين الصيانة ومتطلبات الخدمة لوحدة التحكم في الطيران؟

ج3: تأكد من الصيانة المناسبة لوحدة تحكم في الطيران تدوم طويلًا. حافظ على نظافتها. لا تُشغّل في درجات حرارة عالية جدًا أو منخفضة جدًا. احمِها من الماء والصدمات القوية. استخدم الفولتية الصحيحة لمنع التلف.

س4: ما هو وقت التشغيل وسعة بطارية وحدة تحكم في الطيران؟

ج4: تستهلك وحدة التحكم في الطيران ذاتية القيادة الطاقة من بطارية الطائرة بدون طيار. يشير مستوى استهلاك الطاقة إلى مقدار الطاقة المتوفرة لوقت الطيران. يمكن لوحدات التحكم ذات وظائف إدارة الطاقة التحكم في مستوى البطارية ومراقبة درجة حرارتها.