Aerometrický systém pro bezpilotní prostředky

Abstract

Hlavním cílem diplomové práce je návrh a praktická realizace aerometrického systému pro bezposádkový prostředek s pevnými křídly. Vyvinutý systém se skládá z dvou měřících modulů se senzory tlaku a hlavního modulu, který poskytuje synchronizaci dat a komunikaci. Teoretická část práce zahrnuje všeobecný popis aerometrických parametrů a způsobů jak je měřit. Také je popsaný hardwarový návrh desek plošných spojů a výběr komponent, především senzorů tlaku. Část věnovaná softwarové implementaci popisuje algoritmy a softwarové prostředky využité v modulech. Software každého modulu zahrnuje operační systém reálného času FreeRTOS. Další část práce je věnovaná komunikačním sběrnicím a protokolům využitých v modulech. Systém poskytuje aerometrická data prostřednictvím CAN sběrnice s rámcem CANaerospace. Zvláštní důležitá část práce popisuje testování zhotoveného systému, především senzorů tlaku. Popsané testy zahrnují kalibraci senzorů, klimatické testování se zaměřením na teplotu a testování v aerodynamickém tunelu. Poslední zmíněný postup simuluje test v reálných podmínkách s experimentální analýzou pitot-statických trubic se zaměřením na měření úhlu skluzu. Taktéž jsou popsané současné trendy v odvození úhlu náběhu pomocí pitot-statické trubice.

The main goal of master thesis is design and practical realization of the aerometric system for unmanned aerial vehicle with fixed wings. Developed system consists of two measuring modules with pressure transducers and main module that provides data synchronization and communication. The theoretical part of the thesis includes the general description of the aerometric parameters and ways how to determine them. There are also described hardware design of printed circuit boards and parts selection, mainly pressure transducers. Section dedicated to software implementation presents algorithms and software resources used in modules. Software of each module includes real-time operating system FreeRTOS. Another part of thesis is dedicated to communication busses and protocols used in modules. System provides aerometric data using CAN bus with CANaerospace frame. Special important part of the thesis discusses testing of realized system, especially pressure transducers. Described tests also include calibration procedures of transducers, environmental testing with focus on temperature and testing in aerodynamic tunnel. The last mentioned test approach simulates the real condition test with experimental analysis of the pitot-static probes with focus on angle of sideslip measurement. There is also discussed state of art of determination of the aerodynamic angles using pitot-static tube.