Novou laboratoř pro výuku a vývoj v oblasti dronů otevřela Katedra měření Fakulty elektroniky ČVUT-FEL pod názvem ČVUT Drone Academy Laboratoř bezpilotních prostředků.  Počínaje současným semestrem se tu budou studenti seznamovat s praktickou stránkou perspektivní technologie bezpilotních prostředků.

Bezpilotní létající prostředky představují trh, který se vyvíjí explozivním tempem - světové statistiky se liší podle zdrojů, ale všechny se shodují na dramatickém růstu. Například podle agentury Gartner se loni prodalo 2,2 milionu komerčních dronů a obrat činil 4,5 miliardy dolarů. 

Jen v USA dosáhl v loňském roce trh s komerčními drony (firemními, pro zábavu a pro veřejný sektor) obratu 2,5 milionu dolarů a dál dramaticky poroste. Podle amerického úřadu pro civilní letectví FAA (Federal Aviation Administration) to v roce 2020 bude už okolo 7 milionů dolarů.

Jde tedy o mimořádně perspektivní obor s dobrými možnostmi uplatnění a ČVUT chce držet krok s jeho vývojem.

Od výuky k výzkumu

"Nová laboratoř spadající pod katedru měření po nás znamená velký krok vpřed," vysvětluje její vedoucí Jan Roháč. "Rozšiřuje možnosti praktického testování výsledků vědecko-výzkumných činností a zároveň bude studentům umožňovat si zalétat, naučit se, jak se drony ovládají a co je nutné znát k jejich provozu."

Laboratoř by neměla sloužit jen pro potřeby Fakulty elektrotechnické, ale otevírá se všem studentům napříč ČVUT. Ti se mohou na její činnosti podílet i v rámci mimoškolních aktivit, které pro ČVUT Drone Academy chystá. Budou se zde také řešit výzkumné úkoly, zejména v oblasti avioniky a autonomního provozu a navigace.

V současnosti se laboratoř zabývá především navigačními systémy pro ultralehká letadla nebo pro drony, které létají i mimo dosah signálu satelitních družicových navigačních systémů GNSS (Global Navigation Satellite System).

Na provozu laboratoře a výuce se podílejí dva zkušení modeláři a piloti dronů s platným oprávněním pro jejich profesionální provozování. Základy ovládání dronů se tu studenti učí na běžných typech s tím, že je připraven program i pro zkušené piloty. Součástí výuky je také legislativa týkající se provozu bezpilotních prostředků.

Laboratoř drony také využívá pro vývoj a testování systémů navigace a řízení a plánování trajektorie se systémy "Sense&avoid". Pro testy a praktickou výuku je k dispozici rozměrná hala vybavená ochrannými sítěmi. Během roku 2018 bude vybavena přesným kamerovým sledovacím a lokalizačním systémem.

Jak létat bez satelitů

Problém nasazení bezpilotních prostředků v uzavřených vnitřních prostorách, pod korunami stromů či v husté a vysoké městské zástavbě atd. spočívá v tom, že signál GNSS je silně rušen či není k dispozici vůbec. Proto je nutné se spolehnout na jiné systémy vhodné pro navigaci.

Základem takového systému je vždy takzvaná inerciální měřicí jednotka, která poskytuje údaje o specifické síle a úhlové rychlosti v trojrozměrném prostoru. Tyto údaje jsou integrovány, a to včetně chyb, které vychází z použité technologie senzorů. Princip, kterému se říká dead reckoning, je tak zatížen chybou, která narůstá časem a musí být kompenzována externími systémy, např. magnetometrem, laserovým či ultrazvukovým měřičem vzdálenosti, senzorem absolutního tlaku apod.

Spolehlivost a robustnost takového řešení je stále předmětem značného zájmu vědecko-výzkumné komunity, a to včetně způsobů vzdáleného řízení dronů a výměny informací pro jejich pohyb ve vzdušném prostoru. Cílem výzkumu a vývoje je robustní systém s vysokou spolehlivostí, který umožní provoz dronů bez ohledu na jejich počet a prostředí, ve kterém se pohybují, a bez rizika ohrožení lidských životů a majetku.

V současné době je provoz dronů předmětem značného zájmu úřadů a institucí zabývajících se regulací civilního letectví, a to nejenom v Evropě. Chyby ve výpočtu okamžité polohy, vyplývající ze současných metod jejich navigace, jsou jedním z důvodů, proč tyto orgány zatím většinou nepovolují provoz robotických dronů, které plní úkoly bez přímé kontroly operátora.

Dronům se odborníci z Fakulty elektrotechnické ČVUT věnují dlouhodobě. Významný úspěch loni v březnu zaznamenal tým Martina Sasky zaměřený na autonomní řízení robotických dronů, který získal první místo a několik dalších ocenění na loňském prestižním mezinárodním mistrovství MBZIRC v Abú Dhabí.

Související