Назад в новости

Подготовка операторов БПЛА

09.11.2021
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА), или беспилотники, - это самолеты, вертолеты, аэростаты или дроны, которые пилотируются дистанционно оператором или полностью автоматически.

До сих пор, к сожалению, самая широкая сфера применения БПЛА – это военные операции. Содержание беспилотника обходится в несколько десятков раз дешевле, чем содержание военного истребителя, а опасность для жизни военных пилотов и военных операторов БПЛА не сопоставима. Поэтому несколько государств уже имеют на службе в ВВС беспилотные авиационные системы, а остальные страны тестируют возможность воздушного боя, бомбардировки и разведки с помощью БПЛА.
17276.jpg

Использование дронов в мирных целях тоже не стоит на месте. Дроны и беспилотники используются для картографической съемки, телетрансляций, киносъемки, рекламы, метеорологических наблюдений, грузоперевозок, мониторинга безопасности на объектах и в городе, наблюдения за протяженными объектами (железными дорогами или линиями электропередач), при орошении почвы, в спасательных операциях и тушении пожаров.


Представьте, что на поиск потерявшихся людей в горах отправляют не 1-2 вертолета, а несколько десятков дронов, которые оснащены термическими камерами, способными улавливать тепло человеческого тела даже в условиях плохого освещения и при наличии препятствий. Такая спасательная операция экономичнее и эффективнее обычной. Дроны могут сразу нести полезный груз с одеялами и продуктами. По данным компании DJI, мирового лидера по производству гражданских дронов и технологий аэросъемки, в 2017 году с помощью беспилотников было спасено минимум 65 человек.

Как устроена работа оператора БПЛА?

Есть беспилотник, а значит, должен быть и тот, кто им управляет, то есть "оператор". Условия работы оператора БПЛА могут отличаться в зависимости от сферы деятельности. Оператор дрона, работающего в пределах прямой видимости, может стоять на стадионе с пультом дистанционного управления и направлять дрона, который несет рекламный плакат. Операторы БПЛА на службе ВВС работают за пределами прямой видимости.

Оператор находится в специально оборудованном помещении на авиабазе, где несколько экранов, датчики и вибрация джойстиков позволяют отслеживать обстановку вокруг аппарата, который находится за тысячи километров от базы.

  В обязанности оператора БПЛА входит:
  • Сборка БПЛА, подготовка и запуск
  • Настройка полезной нагрузки
  • Управление полетом, отслеживание технических показателей БПЛА и выполнение заданий
  • Участие в разработке полетного задания
  • Анализ результатов полета по данным объективного контроля и системы бортовых измерений
  • Проведение съемки местности, последующая обработка фото и видео
  • Участие в отработке и оформлении актов (отчетов) по результатам выполненных испытаний
  • Техническое обслуживание и ремонт БПЛА


Как стать оператором беспилотника?

Считается, что успешными операторами БПЛА становятся любители видеоигр, потому что пилотирование дрона похоже на привычные игровые симуляторы Microsoft Flight Simulator X, War Thunder, X-plane 10, DCS World, Ил-2 Штурмовик (а точнее, наоборот, игры очень реалистично повторяют физику настоящих полетов). Современные видеоигры не только показывают землю с высоты полета, но и помогают выработать скорость реакции, навыки навигации в воздухе, навыки управления летательным аппаратом при различных погодных условиях и внештатных ситуациях.


Получить профессиональные навыки, опыт пилотирования БПЛА и сертификат специалиста можно на специальных курсах или в вузе. В профессию оператора БПЛА можно прийти несколькими путями. Во-первых, обучение по специальности «Системы управления летательными аппаратам», которые представлены в нескольких вузах (МАИ, МГТУ им. Н.Э. Баумана и др.), где обучают разработке, проектированию и управлению беспилотных и пилотируемых летательных систем. Во-вторых, для военнослужащих отличным способом освоить профессию станут курсы в Государственном центре беспилотной авиации Минобороны РФ, которые можно пройти во время службы в армии. В-третьих, в России работает несколько учебных центров по подготовке пилотов и квалифицированных кадров для авиакомпаний, они уже открыли программы подготовки для операторов БПЛА (например, центр BAA Training).

Как и на чем готовят операторов БПЛА?

Screenshot_1.png
В основе любой подготовки лежат комплексы позволяющие обучающимся осваивать в безопасном режиме тонкости реального пилотирования того или иного дрона, не опасаясь повредить или разбить его.

В учебно-тренировочном комплексе есть симулятор полета - виртуальная часть, в которой можно, глядя на монитор, управлять виртуальным дроном в самых разных локациях - например, в городе или на природе - и при различных погодных условиях. В учебных полетах на тренажере также участвует и настоящие дроны.

Виртуальные комплексы позволяют обучающимся гораздо быстрее и проще осваивать учебный курс по подготовке операторов. "Они смогут в безопасном режиме отрабатывать на нем те навыки пилотирования, которые достаточно сложно изучить при полете на улице, в полевых условиях"

Давайте рассмотрим их разновидности:

Тренажер «Оператор БПЛА»

Предназначен для подготовки операторов и пилотов гражданских беспилотных воздушных судов мультироторного и самолетного типов (летающее крыло). Комплекс позволяет изучить основные этапы, методы и правила составления полетной программы для летательного аппарата, а также овладеть базовым навыкам планирования, подготовки и выполнения полетов.
image12.pngбпла в кресле1.png

Комплекс позволяет наблюдать весь процесс полёта модели с различных ракурсов, а также непосредственно управлять выбранным аппаратом. Программное обеспечение тренажера реалистично моделирует динамику полёта летательного аппарата в режиме прямого радиоуправления и учитывает настройки стабилизации, центр масс аппарата, и параметры среды. Также комплекс может поставляться в комплектации с модулем симуляции процесса составления полётного задания и выполнения полностью беспилотного полета. Данный модуль реалистично имитирует поведение БПЛА на основе полетного задания и показания датчиков, а также выполняет управление полетом виртуального ЛА и передает телеметрические данные на имитируемую НСУ.

Тренажер предназначен для выполнения следующих видов обучения:
  • Первичного обучения операторов принципам управления БПЛА;
  • Получение базовых моторных навыков пилотирования для разных типов БПЛА;
  • Отработка моторных навыков управления скоростными БПЛА в режиме FPV;
  • Подготовки к выполнению реальных полётов;
  • Поддержания навыков операторов;
  • Отработка навыков составления полетного задания (при наличии модуля).
image14.png

  Программный комплекс может обеспечивать:
  • Реализацию процесса полета и управления, а также работы ПО для составления полетного задания и программирования виртуально ЛА, (с возможностью адаптации по под конкретный аппарат и систему)
  • Моделирование полета ЛА с визуализацией и без визуализации, исключительно «по датчикам» с нанесением метки на карту для симуляции отсутствия прямой связи.
  • Разработку маршрута полета БЛА во встроенном редакторе полетных заданий;
  • Получение знаний по произведению операций предполетной и послеполетной подготовке;
  • Моделирование и симуляция управления БЛА в процессе полета в различных метеоусловиях;
  • Отработку действий оператора в нештатных ситуациях.
Программное обеспечение состоит из нескольких учебных модулей, (в зависимости от комплектации) позволяющих изучить разные аспекты программирования и управления БПЛА.

Модуль «Пилотирование БПЛА» – Данный модуль позволяет с помощью трехмерной графики и проработанного физического движка произвести непосредственный полет на выбранном аппарате в ручном режиме с помощью пульта дистанционного управления, полностью повторяющего реальный аналог. В данном режиме производится реалистичная симуляция физики полета ЛА с учетом его аэродинамических характеристик, настроек системы стабилизации, массы, габаритов, условий внешней среды.

Данный модуль обеспечивает следующий функционал:
  • Процесс прямого пилотирования, с помощью пульта управления, летательным аппаратом;
  • Содержит различные виртуальные мультироторные аппараты с разными физическими характеристиками полёта, в том числе аналоги моделей популярных аппаратов;
  • Содержит различные типы ландшафта: поле, городская среда, лесополоса, закрытый для полётов объект;
  • Гибкие настройки физики летательных аппаратов;
  • Различные режимы полётов: обучение, гонка, свободный режим;
  • Полёт по кольцам с фиксацией времени пролёта;
  • Дополнительный модуль «выполнение специализированных задач»: поиск объектов с помощью тепловизора, слежение за объектом;
  • режим визуализации полета от первого лица для изучения БАНО и определения направления полета;
  • Поддержка воспроизведения в VR режиме с имитацией управления от первого лица;
  • Поддержка воспроизведения в VR режиме с имитацией управления в FPV режиме;
  • Реалистично имитирует общее устройство интерфейса популярного ПО пилотирования ЛА;
  • Поддерживает съёмку фото и видео контента;
  • Поддерживает управление камерой летательного аппарата;
  • Поддерживает оригинальный пульт управления DJI;
  • Поддерживает имитацию систему управления дроном большинство функций DJI (возврат домой, режимы полёта, полёт по GPS, предупреждения, ошибки).
image3.pngimage17.png

  Модуль «Предполетной подготовки и создания полетного задания» – Данный модуль позволяет произвести изучение принципа работы с программным обеспечением наземной станции контроля беспилотным ЛА для планирования геодезической аэрофотосъемки и управления БПЛА, весь интерфейс ПО и принцип работы достоверно имитирует оригинальную программу и позволяет произвести имитацию работы с ПО в режимах составления полетного задания и подготовки к запуску различных типов миссий. Включает в себя программный симулятор полёта по точкам с системой имитационной визуализации процесса полета на основе виртуально-генерируемых показателей датчиков имитируемого БПЛА.

Данный модуль обеспечивает следующий функционал:
  • Поддержка различных моделей местности с загрузкой карт-планов из сети;
  • Поддержка моделирования полетов в условиях гор и застройки;
  • Составление полетного задания на трехмерной карте местности;
  • Определения места посадки;
  • Визуализацию полета посредством управляемой камеры для наблюдения за ходом выполнения полетного задания;
  • Вывод на экран информации о скорости летательного аппарата, высоте и направлении полета, скорости и направлении ветра;
  • Различные типы миссий – путевые точки, линейная, круговая, периметр, сканирование территории;
  • Планирование миссий для фотограмметрии;
  • Импорт матрицы высот;
  • Импорт актуального ортофотоплана в качестве подложки карты;
  • Профиль высот всех точек;
  • Режим следования рельефу;
  • Программный симулятор;
  • Загрузка маршрута частями для замены батарей при выполнении больших миссий;
  • Инструмент для геопозиционирования фотографий;
  • Запись и проигрывание телеметрии;
  • Отображение позиций центров фотографирования на карте;
  • Бесполетные зоны, реестр аэропортов;
  • Создание собственных беспилотных зон;
  • Управление несколькими дронами в рамках одной миссии;
  • Возможность подключения реальных аппаратов.



Учебно-лабораторный комплекс «Беспилотный летательный аппарат мультироторного типа»

image18.png
Лабораторный комплекс включает в себя кит-набор для сборки беспилотного аппарата среднего-профессионального класса и набор необходимых инструментов и запчастей, позволяющих произвести наладку и испытания данного ЛА.

Собранный летательный аппарат позволяет выполнять маловысотные маневры, зависания, облет объекта, движение по маршруту. Также комплекс содержит в себе модуль специализированного ПО предназначенного для программирования полета БПЛА по точкам.

Поставляется в собранном виде. Для безопасности транспортировки некоторые узлы отсоединены.

Базовый Кит-набор комплекса для сборки БПЛА с набором ЗИП представляет собой:
  • Сборная пластиковая рама;
  • Полетный контроллер класса Pixhawk (состоит из главного процессора и датчиков: определения положения моторов, ускорения, высоты, акселерометр, гироскоп, GPS);
  • Двигатели и их контроллер;
  • Пропеллеры;
  • Крепежные элементы
  • Пульт управления
  • Приёмник RC для пульта управления
  • Аккумуляторная батарея и зарядное устройство
  • Камера fpv с 2-осевым стабилизационным подвесом
  • Комплект приёмопередатчик радиотелеметрии;
  • Передатчик видеосигнала;
  • FPV UVC приемник видеосигнала с поддержкой вывода видео на экран ПК;
  • Инструкция по сборке и эксплуатации комплекса
  • Набор инструментов для сборки

image30.jpeg

Учебный лабораторный комплекс «Сборка и программирование БПЛА»

image26.jpeg
  Данная лаборатория представляет из себя учебный комплекс, предназначенный для подготовки специалистов по сборке программированию и эксплуатации беспилотных летательных аппаратов разных классов с четырьмя и шестью несущими винтами. Комплекс включает в себя кит-набор для сборки летательного аппарата и набор необходимых инструментов и запчастей, позволяющих произвести сборку наладку и испытания данного ЛА. Собранный летательный аппарат позволяет выполнять маловысотные маневры, зависания, облет объекта, движение по запрограммированному маршруту и посадку.

  Конструкция аппарата обеспечивает стабильность полета и выполнения различных практических и прикладных задач.

  Также комплекс содержит в себе модуль специализированного ПО, предназначенного для изучения принципов в конструирования, сборки наладки и испытания различных БПЛА. Также служит для контроля знаний и экзаменационной сборки аппарата под различные входные условия с проверкой совместимости компонентов после сборки и присвоения баллов

image28.jpeg
  Для изучения особенностей программирования микроконтроллеров вместе с комплексом поставляется курс лабораторных работ для освоения базовых возможностей микроконтроллеров на базе Arduino.
Учебный комплекс состоит из следующих модулей:
  • Модуль-набор для сборки и изучения летательного аппарата;
  • Модуль специализированного ПО для изучения конструкции и устройства ЛА;
  • Модуль-лаборатория 2 рабочих места для изучения курса программирования микроконтроллеров на базе Arduino.
image36.png
Базовый Кит-набор комплекса для сборки БПЛА с набором ЗИП представляет собой:
  • Сборная пластиковая рама;
  • Полетный контроллер класса Pixhawk (состоит из главного процессора и датчиков: определения положения моторов, ускорения, высоты, акселерометр, гироскоп, GPS);
  • Двигатели и их контроллер;
  • Пропеллеры;
  • Крепежные элементы
  • Пульт управления
  • Приёмник RC для пульта управления
  • Аккумуляторная батарея и зарядное устройство
  • Камера fpv с 2-осевым стабилизационным подвесом
  • Комплект приёмопередатчик радиотелеметрии;
  • Передатчик видеосигнала;
  • FPV UVC приемник видеосигнала с поддержкой вывода видео на экран ПК;
  • Инструкция по сборке и эксплуатации комплекса
  • Набор инструментов для сборки
image42.png

Стенд-планшет «Электроника, автоматика и оборудование БПЛА»

image40.png
  Данный комплекс представляет из себя интерактивный физический стол-стенд с действующим образцом изучаемого прототипа, аналогичного решениям на базе БПЛА мультироторного типа DJI 450. Все электрические связи между
узлами модели выполнены в виде штырьковых разъемных соединений и могут быть разъединены в любой момент для сборки другой конфигурации. С помощью данного комплекса реализуется процесс обучения устройству электроники и электрических связей БПЛА мультироторного типа. Комплекс предоставляет возможность произвести исследование конструкции и особенностей строения электрических систем типовых ЛА мультироторного типа и произвести замену некоторых модулей на аналогичные, с другими характеристиками.

  Комплекс позволяет провести изучение следующих электрических систем и связей изучаемого аппарата:
  • Система управления;
  • Система питания;
  • Система подвески;
  • Система съемки;
  • Система радиосвязи;
  • Система крепления узлов и проводки.

Комплекс позволяет произвести замену составных частей БПЛА на аналогичные, с другими характеристиками, и оценить их влияние на параметры системы. В комплексе содержатся следующие комплекты для проведения замены:

  • Комплект электродвигателей двигателей разной мощности.
  • Комплект батарейных блоков разной емкости
  • Комплект пропеллеров с разными параметрами шага и диаметром
image41.png
Дополнительные устройства, подключаемые к стенду:
  • Видеокамера и устройство вывода в виде монитора;
  • Видео очки для тестирования приема изображения с камеры;
  • Комплект приёмника и передатчика для видеосигнала;
  • Стабилизированный подвес для камеры.
Для измерения тягового усилия разных двигателей с разными винтами в комплекс входит специальная измерительного малогабаритного стенда, на котором закрепляется испытываемый двигатель, и динамометрический датчик, определяющий тягу, создаваемую двигателем, установленным на подвижной тележке.

Лабораторный стенд «Диагностика и ремонт БПЛА (World Skills)»

image45.jpeg
Лабораторный стенд представляет из себя учебный комплекс, предназначенный для подготовки специалистов по сборке программированию и эксплуатации беспилотных летательных аппаратов разных классов. Специалист в этой области разрабатывают, конструируют, осуществляют техническое обслуживание, локализуют и устраняют неисправности оборудования, программируют системы управления беспилотных авиационных систем.
Стенд выполнен в виде стенд-планшета, на котором жестко закреплен действующий образец изучаемого прототипа ЛА мультироторного типа, основанном на реальном прототипе ЛА. Все электрические связи между узлами аппаратов выполнены в виде штырьковых разъемных соединений со свободными концами для пайки и разъединяются в любой момент для осуществления сборки или введения неисправностей. С помощью данного комплекса реализуется процесс обучения устройству электроники и электрических связей БПЛА, а также приобретение навыков по диагностике и исправлению неисправностей в БПЛА разных типов.
К стенду прилагается специально разработанное методическое пособие, с имитацией различных дефектов в таких узлах как: моторы, питание, система управления, полётный контроллер, пропеллеры и прочее.
Преподаватель вносит неисправность вручную с помощью приложенного пособия, или устанавливает заранее неисправный модуль на аппарат, а затем передает его на диагностику испытуемому. Студенту необходимо выявить неисправность и устранить её. Дефекты имею разный уровень сложности и в некоторых случаях имеют несколько вариантов решения. Рама выполнена из алюминиевого профиля.
image43.jpeg

Перечень вносимых в конструкцию БПЛА дефектов:
1. Дефекты ВМГ (винтов);
2. Дефекты ВМГ (моторы);
3. Дефекты системы питания (батарея);
4. Дефекты системы радио-канального управления;
5. Дефекты полетного контроллера;
6. Дефекты регулятора тяги Регулятор тяги;
7. Дефекты системы позиционирования.