Unmanned Vehicles

Garant předmětu:

Milan Rollo

Přednášející:

Milan Rollo

Cvičící:

Milan Rollo

Předmět zajišťuje:

katedra počítačů

Anotace:

Předmět se zaměřuje na oblast bezpilotních prostředků. Primární důraz bude kladen na bezpilotní vzdušné prostředky, nicméně tématika bude pokrývat i prostředky určené pro plavbu na hladině a prostředky pozemní. V předmětu se budou blíže probírat specifika konstrukcí a pohonů, senzorů pro navigaci, řízení a stabilizace a telemetrických systémů. Dané znalosti budou dále rozšířeny o moderní metody pro navigaci, řízení letu včetně jeho vedení po trati a sledování cílů. Studenti budou zevrubně seznámeni s plánováním trajektorií a možnými aplikacemi z pohledu uživatelského senzorického vybavení. Zmíněny budou právní aspekty provozu bezpilotních prostředků.

Požadavky:

Předpokladem k úspěšnému absolvování předmětu jsou základní znalosti měření elektrických a neelektrických veličin, základy teorie řízení a znalost metod umělé inteligence zaměřené na prohledávání stavového prostoru.

Osnova přednášek:

1. Historie vývoje bezpilotních prostředků. Ukázky bezpilotních letounů a senzorického vybavení.

2. Specifika bezpilotních prostředků z hlediska materiálů a konstrukce. Lamináty, kompozity. Problémy pevnosti a pružnosti.

3. Pohonné jednotky pro bezpilotní prostředky. Malé spalovací a proudové motory, elektromotory. Diskuse výběru vhodné jednotky pro konkrétní projekty.

4. Senzorické vybavení bezpilotních prostředků - snímané veličiny, technologie, zpracování a fúze dat. Energetická rozvaha.

5. Uživatelský pohled na GNSS lokalizaci, INS a aerometrický systém. Redundance a zabezpečení systému.

6. Základní řídicí smyčky a módy autopilota bezpilotního prostředku. Řízení vzletu, úprava dynamiky, vedení po trati, kroužení nad cílem/mimo cíl, sledování pozemního pohyblivého cíle. Nálet na přistání, přistání.

7. Pokročilé algoritmy pro návrh řídicích systémů - optimální a robustní řídicí systémy.

8. Specifika komunikace pro bezpilotní prostředky - vhodná frekvenční pásma, problematika šíření signálu a interference. Komunikační rozhraní, protokoly, zabezpečení, antény.

9. Uživatelské senzorické vybavení a přídavná zařízení - stabilizované základny, optické systémy, lokalizátory, zaměřovače a dálkoměry, CBRN senzory, zpracování obrazové informace.

10. Plánování letové trajektorie, bezletové zóny, optimalizační kritéria - spotřeba, plnění cílů.

11. Systémy pro automatické řešení kolizí mezi letouny - kooperativní a nekooperativní metody.

12. Právní aspekty provozu bezpilotních prostředků v ČR, v Evropě a ve světě. Zákony a předpisy upravující provoz bezpilotních prostředků, pojištění, vzdušné prostory.

13. Problematika integrace bezpilotních prostředků do sdíleného vzdušného prostoru.

14. Komerční aplikace bezpilotních prostředků, projekty v ČR.

Osnova cvičení:

Cvičení budou prakticky orientována se zaměřením na práci s malými bezpilotními prostředky, na kterých si budou moci ověřit metody stabilizace a řízení pohybu, navigace a plánování. Studenti budou v malých skupinách řešit samostatné úlohy a prezentovat dosažené výsledky. V rámci cvičení předpokládáme návštěvy specializovaných pracovišť (materiálová dílna, aerodynamický tunel).

Cíle studia:

Cílem je seznámit studenty se specifiky konstrukce, řízení a provozu bezpilotních prostředků. Přestože spadají do kategorie letadel, s jejichž problematikou budou studenti podrobně seznámeni v rámci jiných předmětů, oblast bezpilotních prostředků přináší specifika vzhledem k jejich velikosti a zvláště způsobu řízení. Absolvent bude schopen samostatné práce při návrhu dílčích částí i prostředků jako celku.

Studijní materiály:

Barnhart R. K., Hottman S. B., Marshall D.M., Shappee E.: Introduction to Unmanned Aerial Systems, CRC Press, 2012, ISBN: 978-1-4398-3520-3

Nonami K., Kendoul F., Suzuki S., Wang W., Nakazawa D.: Autonomous Flying Robots: Unmanned Aerial Vehicles and Micro Aerial Vehicles, Springer, 2010, ISBN: 978-4-431-53856-1

Poznámka:

Další informace:

https://moodle.fel.cvut.cz/local/kos/course_info.php?code=B9M36BEP

Rozvrh na zimní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2023/2024:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
St
Čt	místnost KN:E-127 Rollo M. 11:00–12:30 (přednášková par. 1) Karlovo nám. Kotkova cvičebna K4místnost KN:E-328 Rollo M. 12:45–14:15 (přednášková par. 1 paralelka 101) Karlovo nám. Bourací učebna
Pá

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Aerospace Engineering - study branch Avionics (povinný předmět programu)