Использование беспилотных летательных аппаратов на открытых горных работах | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 15 октября, печатный экземпляр отправим 19 октября.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №11 (353) март 2021 г.

Дата публикации: 12.03.2021

Статья просмотрена: 186 раз

Библиографическое описание:

Гайнутдинова, А. Р. Использование беспилотных летательных аппаратов на открытых горных работах / А. Р. Гайнутдинова, А. А. Шайхин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 11 (353). — С. 20-22. — URL: https://moluch.ru/archive/353/79148/ (дата обращения: 01.10.2022).



В статье авторы описывают возможности, преимущества и процесс использования беспилотных летательных аппаратов в открытых горных работах.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, открытые горные работы, фотограмметрия.

Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) — это летательный аппарат, которым можно управлять дистанционно без экипажа на борту. В современном мире применение БПЛА становится все более актуальным при решении задач геодезии, горного дела, строительства, архитектуры и многих других. Это связано с тем, что данная технология является бесконтактной, т. е. позволяет работать в затрудненных условиях с наименьшими затратами времени. Кроме того, повсеместное использование БПЛА обосновано экономическими причинами: они не требуют большого количества операторов, дополнительной дорогостоящей техники, имеют простой процесс обработки данных.

При этом использование данной технологии позволяет получить высокую точность, сравнимую с применением контактных способов. Она достигается большим количеством полученных снимков и автоматизацией процесса съемки и обработки.

БПЛА классифицируют по нескольким признакам.

В зависимости от конструкционного типа выделяют самолетные и вертолетные летательные аппараты.

По взлетной массе различают микромодели, легкие, средние и тяжелые.

По типу управления существуют аппараты, управляемые оператором и имеющие функцию автопилота.

Каждый тип БПЛА предназначен для выполнения определенного вида работ. В данной статье рассматривается применение БПЛА для открытых горных работ, а также конкретные модели, подходящие для применения в этой сфере деятельности. В основном, используются средние и тяжелые модели с функцией автопилота самолетного и вертолетного типа.

Летательный аппарат «DELTA-M»

Рис. 1. Летательный аппарат «DELTA-M»

Широкое применение в мониторинге горных работ, подсчете объемов горных выработок, контроле состояния бровок карьера и создании планов крупного масштаба (1:500) используется летательный аппарат «DELTA-M» от компании «АВАКС», изображенный на рисунке 1. Это БПЛА самолетного типа, поэтому он более экономичен в плане потребления заряда и может применяться для мониторинга больших территорий — до 80 км 2 на вылет с дальностью действия радиосвязи до 30 км. Если необходимо добиться более точного пространственного разрешения, чем это требуется для обычного мониторинга, то данный аппарат имеет следующую производительность: для разрешения 10 см на точку — до 30 км 2 /вылет; для разрешения 3 см на точку — до 10 км 2 /вылет.

Летательный аппарат Phantom 4 Pro V2.0

Рис. 2. Летательный аппарат Phantom 4 Pro V2.0

Из БПЛА вертолетного типа в открытых горных работах применяются модели линейки Phantom от компании DJI, в частности одна из последних разработок Phantom 4 Pro V2.0 (рисунок 2). Такие модели имеют меньшее время работы от одного аккумулятора, но большую маневренность и возможность управления в ручном режиме. Это удобно для проведения мониторинга в реальном времени, так как в любой точке полета можно остановить аппарат и уменьшить высоту полета, чтобы увеличить пространственное разрешение и детально осмотреть участок.

Летательный аппарат «eBee Classic»

Рис. 3. Летательный аппарат «eBee Classic»

В качестве альтернативы можно рассмотреть БПЛА «eBee Classic» от компании «SenseFly», изображенный на рисунке 3. Это также летательный аппарат самолетного типа с экономичным расходом заряда (до 90 минут от одной батареи при высоте фотографирования 120 м), большой дальностью полета (5–8 км) и скоростью в 90 км/ч. Преимуществом данной модели является встроенная функция RTK/PPK, совместимая с любыми GNSS-приёмниками и корректирующими сервисами. Это позволяет достичь абсолютной точности до 3 см без необходимости установки опорных точек.

Последовательность выполнения работ на открытом горном объекте вне зависимости от типа модели включает в себя несколько этапов: подготовку, полевые работы и обработку результатов.

Подготовительный этап включает в себя планирование маршрута летательного аппарата, определение точки взлета и посадки, расчет нужного количества аккумуляторов. При использовании БПЛА, в комплекс которого входит GPS-приемник, производят его установку и настройку. Как правило, создается планово-высотное обоснование, включающее в себя несколько опознаков. Это необходимо даже при наличии в системе БПЛА навигационного приемника, так как по опорным точкам строится фототриангуляция и осуществляется контроль точности работ.

Выполнение полетного задания на этапе полевых работ происходит, как правило, автоматически по подготовленному на предыдущем этапе маршруту с использованием БПЛА с функцией автопилота. Оператор должен только контролировать процесс на экране и следить за стабильностью получения данных летательным аппаратом.

Заключительным этапом работ является обработка полученных результатов. По полученным снимкам строится трехмерная модель. В качестве координатной основы используются опознаки, которые хорошо различимы с высоты. Методом аналитической фототриангуляции производится координатная привязка модели.

Обработку фотографий можно провести в таких программах, как Bentley ContextCapture, Agisoft Metashape, Multi-View Environment. Они имеют полный функционал фотограмметрических систем и все этапы построения модели производятся в автоматическом режиме. Как правило, в настройках обработки указываются только необходимые этапы построения модели, а также ее качество. Модели высокого качества требуют большего времени работы, которое также зависит от количества снимков и площади территории аэрофотосъемки.

Согласно исследованиям, проведенным сотрудниками Технического университета УГМК [1], установлено, что результаты такого методы обработки данных отвечают требованиям точности создания планов масштаба 1:500 с сечением рельефа 0,5–1 м при высоте полета 100–125 метров. Работы проводились с применением БПЛА DJI Phantom 4 RTK с мобильной станцией.

Согласно другому исследованию, проведенному сотрудниками ООО НПП “Авакс-Геосервис” [2] с помощью БПЛА-комплекса “Дельта” была достигнута погрешность привязки ортофотоплана 20 см для более мелкого масштаба 1:1500.

По изученным материалам можно установить, что применение БПЛА в открытых горных работах является хорошей альтернативой наземным способам съемки. К преимуществам можно отнести:

– оперативность выполнения работ;

– возможность производить съемку в труднодоступных местах;

– оптимальная точность;

– высокий уровень автоматизации работ;

– нет необходимости в большом количестве исполнителей.

К недостаткам можно отнести необходимость покупки дорогостоящего оборудования и программного обеспечения, зависимость от погодных условий, а также ограниченное время работы в зависимости от количества аккумуляторов.

Литература:

  1. Интернет-ресурс «Глобус» — Колесатова О. С., Красавин А. В., Технический университет УГМК «Использование БПЛА для съёмки объектов открытых горных работ» — Режим доступа: URL: https://www.vnedra.ru/ (10.03.2021 г.)
  2. Интернет-ресурс «Российские беспилотники» — В. А. Макаров, Д. А. Бондаренко, И. В. Макаров, К. А. Шрайнер ООО НПП «АВАКС-ГеоСервис» «Опыт применения технологии аэрофотосъёмочных работ с беспилотных летательных аппаратов в горном деле» — Режим доступа: URL: https://russiandrone.ru/ (09.03.2021 г.)
  3. Интернет-ресурс «Официальный сайт DJI» — Режим доступа: URL: https://www.dji.com/ru (05.03.2021 г.)
  4. Интернет-ресурс «Разработка БПЛА АВАКС» — Режим доступа: URL: https://uav-siberia.com/ (05.03.2021 г.)
  5. Интернет-ресурс «Беспилотные технологии senseFly» — Режим доступа: URL: https://sensefly.aero/ (05.03.2021 г.)
Основные термины (генерируются автоматически): летательный аппарат, DJI, RTK, работа, функция автопилота, PPK, беспилотный летательный аппарат, вертолетный тип, высота полета, самолетный тип.


Ключевые слова

беспилотный летательный аппарат, фотограмметрия, открытые горные работы

Похожие статьи

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, БЛА...

Многоцелевой комплекс «Тичпак» с беспилотными летательными аппаратами [Электронный ресурс].

беспилотный летательный аппарат, БЛА, группа беспилотных аппаратов

Задание на полет согласно требованиям. По каждому члену экипажа вертолета при этом...

Особенности проектирования силовой установки для...

Таблица 1. ДВС для беспилотных летательных аппаратов. С увеличением взлетной массы и потребности в большом времени нахождения в воздухе, применение электросиловой установки становится не выгодным и наиболее

Особенности классификации БПЛА самолетного типа.

Системы автоматического управления БПЛА | Статья в журнале...

Беспилотный летательный аппарат, представляемый обывателем с экранов телевизоров - лишь часть сложного многофункционального комплекса. В современной России существует как минимум 7 частных фирм, позиционирующих себя как производители БПЛА.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат...

Применение беспилотных летательных аппаратов (БЛА) в различных сферах

Главное требование к современным боевым БЛА – совершение полётов и обеспечение надёжного

Для обеспечения работы приборов АСНО и программного управления полётом БЛА в различных...

Перспективы бизнеса: грузовые авиаперевозки беспилотными...

Грузовой оператор, использующий беспилотные летательные аппараты вертолетного типа — новый тип бизнеса АК, в основе которого — грузовые авиаперевозки из точки базирования АК, осуществляемые беспилотными летательными аппаратами в беспосадочном режиме...

Особенности классификации БПЛА самолетного типа

БПЛА самолетного типа можно разделить на классы по различным признакам: дальности полета, грузоподъемности, радиусу действия, взлетной массе и т.д., но, пожалуй, наиболее удачной является классификация по взлетной массе, которая позволяет точней и удобней...

Пути разработки системы управления для беспилотного...

Изложена концепция реализации системы управления для беспилотного транспортного вертолета.

Определены требования к системе необходимые для создания аппарата указанного класса, а также оценка снижения стоимости создания ЛА.

Система функций программного обеспечения беспилотного...

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат вертолетного типа, радиолокационная станция, программное обеспечение

Эти требования обусловлены необходимостью обеспечения непрерывного управления полетом летательным аппаратом в воздухе.

Похожие статьи

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, БЛА...

Многоцелевой комплекс «Тичпак» с беспилотными летательными аппаратами [Электронный ресурс].

беспилотный летательный аппарат, БЛА, группа беспилотных аппаратов

Задание на полет согласно требованиям. По каждому члену экипажа вертолета при этом...

Особенности проектирования силовой установки для...

Таблица 1. ДВС для беспилотных летательных аппаратов. С увеличением взлетной массы и потребности в большом времени нахождения в воздухе, применение электросиловой установки становится не выгодным и наиболее

Особенности классификации БПЛА самолетного типа.

Системы автоматического управления БПЛА | Статья в журнале...

Беспилотный летательный аппарат, представляемый обывателем с экранов телевизоров - лишь часть сложного многофункционального комплекса. В современной России существует как минимум 7 частных фирм, позиционирующих себя как производители БПЛА.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат...

Применение беспилотных летательных аппаратов (БЛА) в различных сферах

Главное требование к современным боевым БЛА – совершение полётов и обеспечение надёжного

Для обеспечения работы приборов АСНО и программного управления полётом БЛА в различных...

Перспективы бизнеса: грузовые авиаперевозки беспилотными...

Грузовой оператор, использующий беспилотные летательные аппараты вертолетного типа — новый тип бизнеса АК, в основе которого — грузовые авиаперевозки из точки базирования АК, осуществляемые беспилотными летательными аппаратами в беспосадочном режиме...

Особенности классификации БПЛА самолетного типа

БПЛА самолетного типа можно разделить на классы по различным признакам: дальности полета, грузоподъемности, радиусу действия, взлетной массе и т.д., но, пожалуй, наиболее удачной является классификация по взлетной массе, которая позволяет точней и удобней...

Пути разработки системы управления для беспилотного...

Изложена концепция реализации системы управления для беспилотного транспортного вертолета.

Определены требования к системе необходимые для создания аппарата указанного класса, а также оценка снижения стоимости создания ЛА.

Система функций программного обеспечения беспилотного...

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат вертолетного типа, радиолокационная станция, программное обеспечение

Эти требования обусловлены необходимостью обеспечения непрерывного управления полетом летательным аппаратом в воздухе.

Задать вопрос