ббк76. 0 Қ 54 Редакционная коллегия



Pdf көрінісі
бет52/57
Дата03.03.2017
өлшемі14,62 Mb.
#5946
1   ...   49   50   51   52   53   54   55   56   57

«ҚОҒАМДЫ АҚПАРАТТАНДЫРУ»  V ХАЛЫҚАРАЛЫҚ ҒЫЛЫМИ-ПРАКТИКАЛЫҚ КОНФЕРЕНЦИЯ 

 

 



379 

 

Әдебиет тізімі: 

 

1. Майерс Г. Надёжность программного обеспечения. -Мир. - М., 1980. -360с. 



2.  Николаев  В.В.  Обеспечение  надежности  систем  ЧПУ  //  Информационные  технологии.  – 

2011. – Т.4. – № 2-3. – С.74–77.  

3. Линденбаум М.Д., Ульяницкий Е.М. Надежность информационных систем. -М.: ГОУУМЦ 

по образованию на железнодорожном транспорте. –2007. –318с. 

4.  Рябинин  И.А.,  Черкесов  Г.Н.  Логико-вероятностные  методы  исследования  надежности 

структурно-сложных систем. –М.: Радио и связь. –1986. –356с.  

5.  Дружинин  Г.В.  Надежность  автоматизированных  производственных  систем.–М.: 

Энергоатомиздат. –1986. –341с. 

6. Черкесов Г.Н. Надежность программно-аппаратных комплексов. –СПб.: Изд. дом «Питер». 

–2005. –479с. 

7. Громов Ю.Ю.,Львович И.Я. Надежность информационных систем. –2011. –315c. 

8. Липаев В.В. Надёжность программных средств. - М.: СИНТЕГ. –1998. – 232с. 

9.  Лидия  А.,  Аронов  И.,  Круглов  В.  Безопасность  и  надежность  технических  систем.  Изд-во 

«Логос». –2004. –374с. 



 

 

ӘОЖ 681.3 

 

БОРАНБАЕВ С.Н., КАРАСАЕВА К.А. 

 

ОҢТАЙЛАНДЫРУ ӘДІСТЕРІ НЕГІЗІНДЕ АҚПАРАТТЫҚ ЖҮЙЕЛЕРІНІҢ 

СЕНІМДІЛІГІН ҚАМТАМАСЫЗ ЕТУ 

 

(Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті, Астана қ.) 

 

Сенімділік  теориясында  құрылымдық,  ақпараттық  және  уақытша  резервтік  көшіру 

бөлінген.  Бұл  мақалада  құрылымдық  резервтік  көшіруде  толығырақ  тоқтауға  болады. 

Құрылымдық  резервтік  көшіру,  сондай-ақ  аппараттық  боп  аталатын,  бұл  объектінің  артық 

элементтерін  пайдалану  көздейтін  резервтік  көшіруі.  Сондықтан,  артықтық  -  бұл  берілген 

функцияларының  объектінің  орындау  үшін  ең  аз  санды  пайдаланудың  қосымша  құралдар 

мен  мүмкіндіктер.  Артықтықты  енгізу  тапсырмасы-  бұл  объектінің  элементтерінде  пайда 

болатын істен шығудан кейін дұрыс жұмыс істеуіді қамтамасыз ету. Құрылымдық резервтеу 

мәні  ең  төменгі  қажет  жүйесінің  нұсқасында,  оның  элементтері  бастапқы  деп  аталатын, 

қосымша элементтері, құрылғылар енгіледі, немесе тіпті бір жүйенің орнына бірнеше бірдей 

жүйелерін  пайдалану  үшін  береді.  Бола  тура  артық  құрылымдық  элементтерінің,  резервтік 

деп  аталатын,  жалғыз  мақсаты  бар-бұл  тиісті  негізгі  элементтерінің  істен  шығу  жағдайда 

жұмыс функцияларын орындауын алу [1-5]. Құрылымдық резервтік көшіруды пайдалағанда 

резервтік  элементтерін  қосуының  әр  түрлірін  қолдануға  болады.  Сонымен  қатар,  маңызды 

мағынасы  негізгі  элементтерінде  дейін  және  кейін  істен  шығу  пайда  болатын  резервтік 

элементтерін  режимі  боп  саналады,және  де  резервтік  көшірудің  еселігі.  Құрылымдық 

резервтеу  әдістері  резервтеу  ауқымы,  жалпы  және  резервті  элементтер  санының  қатынасы, 

резервті  қосу  тәсілі,  резервтік  элементтерінің  жұмыс  режимі  және  резервтік  аппаратураны 

қосу тәсілдері  бойынша ерекшеленеді [4].  Егер барлық  дәйекті жүйесі резервтілетін болса, 

резервтік  көшіру  жалпы  деп  аталады,  ал  бөлек  (элемент  бойынша),  егер  дәйекті  жүйесінің 

жеке  элементтерін  резервтілетін  болса,  және  топтық,  егер  жүйе  элементтерінің  бүкіл  тобы 

резервтілетін болса. Бір  элемент  істен шығу жағдайында бір  біріні  ауыстыра алатын негізгі 

және  резервтік  элементтерінің  жинағы,  резервтілген  топ  деп  аталады.  Жалпы  резервтік 

көшіру кезінде жүйеінің бір ғана резервтілген тобы бар, ал бөлекте қанша дәйекті жүйесінде 

элементтер болса, сонша резервтілген топ бар. Топтық резервтік көшіру кезінде резервтілген 


«ҚОҒАМДЫ АҚПАРАТТАНДЫРУ»  V ХАЛЫҚАРАЛЫҚ ҒЫЛЫМИ-ПРАКТИКАЛЫҚ КОНФЕРЕНЦИЯ 

 

 



380 

 

топ  санның  аралық  мағынасы  бар.  Құрылымдық  резервпен  жүйе,  егер  оның  бір  ғана 



резервтілген тобы істен шығатын кезде істен шығады. 

Сырғымалы  резервтік  көшіру  жүйесінің  барлық  негізгі  элементтері  бірдей  болған 

кезде  пайдаланылады.  Резервтік  элементтері  белгілі  бір  негізгі  элементтерге  бекітілмейді, 

бірақ  олардың  кез  келген  біреуін  ауыстыра  болады  [6].  Құрылымдық  резервтеу  негізгі 

параметр  еселік  болып  табылады,ол  негізгі  және  резервтік  элементтерінің  сан  қатынасын 

білдіретін: 

=

/ ,  қайда 



-жүйе  бөлігінің  саны;    -  резервтілген  топта  негізгі  жүйе 

бөлігінің саны. Жүйе бөлігі бір элемент істен шыққан жағдайда ауыстыруға жататын негізгі 

және  резервтілген  элементтерінің  жиынтығы  деп  аталады.  Осы  анықтамадан,  бұл  жүйенің 

барлық  элементтері  тізбекті  қосылған.  Резервтік  көшіру  әдістері  бойынша  жүйе  бөлігіне 

барлық  резервтілмеген  жүйе,  элементтердің  тобы  немесе  бір  элемент  кіреді. 

=1, 


болғанда 

 

резервтік көшіруінің 



 

еселігі 


тұтас  боп аталады

, ал >1 болғанда- 

бөлшек

. Жалпы, 



әр түрлі резервтілген топтарда резервтік көшіруінің еселігі әр түрлі болуы мүмкін. Ол бірдей 

болса,  онда  ол  резервтілген  жүйенің  еселігі  деп  аталады  [4-7].  Тұтас  еселігімен  резервтік 

көшіру  жағдайда  барлық  жүйенің  бөліктері  істен  шыққан  кезде  резервтілген  топтың  істен 

шығу  болады.  Оқиғалар  алгебра  құралдарымен  резервтілген  топтың  істен  шығуын  келесі 

формула арқылы білдіруі мүмкін: 

=



    

 

 



 

 

(1) 



қайда і- резервтілген топтың

  - негізгі жүйе бөлігініңістен шығу;  



і- резервтілген топтың  -резервтілген жүйе бөлігінің

- істен шығуы. 

(1)-ге

  =


∪ … ∪


  алмастырғанда,  «жүйенің  істен  шығу»  күрделі  оқиғаның 

жалпы  формуласын  аламыз.  Бөлшекті  еселігімен  резервтік  көшіру  кезінде  істен  шыққан 

жүйе  бөлігінің  саны  резервтілген  жүйе  бөлігінің  саның  артық  болса,  резервтілген  топтың 

істен шығуы пайда болады, яғни 

=

,

 



,

∪ … ∪



,   

 

 



(2) 

қайда  -резервтілген топта у- жұмыс қабілетсіз жүйе бөліктерден туратын 

- оқиға.  

Резервті  қосу  әдіс  бойынша  үнемі  қосылған  резервтік  көшіру  және  ауыстыру 

қосуымен  резервтік  көшіру  болады  [2,8].  Үнемі  қосылғанда  негізгі  және  резервтік  жүйе 

бөліктері  жүйені  қосу  сәттен  бастап  бір  уақытта  жұмыс  істейді.  Ауыстырумен  қосылғанда 

негізгі  резервтік  жүйе  бөліктер  істен  шығу  жағдайында  ғана  қосылады.  Бұған  дейін,  олар 

сақтау  жағдайында  (жүктелмеген  резерв),жартылай  қосылып  турған  (жеңілдетілген  резерв) 

немесе  толық  (жүктелген  резерв)  енгізілген  тұр.  Жүктелген  резерв  кезінде  резервтік  жүйе 

бөлігінің  негізгі  жүйе  бөлік  ретінде  бірдей  істен  шығу  қарқындылығы  бар: 

=



Жүктелмеген  резервкезінде  резервтік  жүйе  бөлігінің  қарқындылығы  көптеген  есе  азнегізгі 



жүйе  бөлігінің  қарқындылығына  қарағанда,  сондықтан  есептеуде 

= 0  санауға  болады. 

0 <

<

 

кезінде 



жеңілдетілген 

резерваралық  орын 

алады.

орнына 


резервтің 

жеңілдейтінкоэффициент

=

/ жиіберіледі. 0 <



< 1екені анық. 

Істен шыққан негізгі элементтінің ауыстыруын қолмен, жартылай автоматты, немесе 

автоматты  жүзеге  асыруға  болады  [9].  Бірінші  жағдайда  ешқандай  ауыстыру  аппаратурасы 

керек  жоқ,  бірақ  ауыстыру  уақыты  өте  үлкен  болып  табылады.  Автоматты  ауыстыруда 

резервін  ауыстыру  арнайы  автомат  машиналар  пайдаланады,  бірақ  соңғы  сенімділігі  бар. 

Жартылай  автоматтыауыстыру  кезінде  автомат  кейбір  функцияларды  орындайды,  ал 

басқаларды  -  оператор.  (1)  және  (2)  функцияларының  түрімен  бірге,  резервтілген  топтың 

істен  шығу  элементтердің  істен  шығудан  тәуелділігін  суреттеу  үшін  құрылымдық 

сенімділігінің схемасын пайдалануға болады.  

Құрылымдық резервтік көшіру техникалық жүйесінің сенімділігін кез келген деңгейге 

дейін  жақсартады.  Алайда,  тәжірибеде  жиі  резервтік  көшірудің  мүмкіндіктері  қол  жетімді 

ресурстармен  шектеледі(мысалы,  элементтер  саны  немесе  олардың  құны,  салмағы  немесе 

объектінің көлемі және т.б.). Сондықтан, көбінесе сенімділігін барынша арттыру тапсырмасы 

қойылатын емес ең төменгі немесе шектелген мүмкін шығында барынша мүмкін сенімділігін 



«ҚОҒАМДЫ АҚПАРАТТАНДЫРУ»  V ХАЛЫҚАРАЛЫҚ ҒЫЛЫМИ-ПРАКТИКАЛЫҚ КОНФЕРЕНЦИЯ 

 

 



381 

 

қамтамасыз  ету  немесе  берілген  рұқсат  етілген  сенімділігіне  жету,  яғни  сенімділік 



оңтайландыру  [10-12].  Резервтік  көшіру  оңтайландыру  тапсырмалары  қойылым,  сан, 

шектеулер  түрінің  әртүрлілігімен  ерекшеленеді,  әдетте,  олар  екі  түрі  тапсырмаларға 

келтіріледі [12,13]: ресурстарды төменгi пайдалану (оңтайландырудың тікелей тапсырмасы) 

кезінде  берілген  сенімділігін  немесе  шектеулі  ресурстарымен  барынша  (оңтайландырудың 

кері негізгі тапсырмасы)жүйе сенімділігін қамтамасыз ететін резервтік элементтердін саның 

аңықтау.  Онда  сенімділік  көрсеткіштер  ретінде  тоқтаусыз  жұмыс  істеуі  мүмкіндігі, 

дайындық  коэффициенті,  орта  атқарымы  және  басқа  да  сипаттамалары,  ал  ресурс  ретінде- 

құны, салмағы, габаритті өлшемдер немесе элементтердің саның пайдалануға болады. 

Шектеулер  болмаған  жағдайда  оңтайлы  құрылымдық  резервтік  көшіру  мәселесі 

сенімділік  көрсеткіштердін  немесе  сенімділік  ұтыс  коэффициентінбарынша  арттыруын 

беретін  резервтік  көшіру  элемент  немесе  элементтерді  аңықтауға  әкеледі.  Дәйектібайланыс 

бойынша  қосылған  элементтер  жүйесі  осы  мақсат  үшін  ең  сенімсіз  элементі  алынады,  ал 

неғұрлым  күрделі  құрылымымен  жүйелер  үшін  ір  түрлі  талдау  әдістері  қолданылады, 

біріншіден- аналитикалық. Сонымен қатар, оңтайлы резервтік көшіру қарапайым мәселелері 

бірнеше  ықтимал  құрылымдық  немесе  технологиялық  шешімдерден  ең  үздік  ңұсқаны 

таңдауға  қажет  (оңтайлы)  өнеркәсіптік  жабдықтарды  және  өндірістік  желілерін  жобалау 

кезінде  жиі  туындайды.  Мұндай  жағдайларда,  әдетте,  барлық  мүмкін  нұсқаларын  есептеу 

және талдау, бір-бірімен салыстыруға қажет. 

 

 

 



 

 

 



Шектеулер оңтайландыру тапсырманы қиындатады және оны шешу үшін аса күрделі 

және  еңбекті  көп  қажет  ететін  әдістер  пайдаланылады,  оның  ішінде,  есептік  техниканы 

қолдануға  бағытталғандар:  қарапайым  іздеу  тәсілі  [12,14],  Лагранж  аңықталмаған 

көбейткіштер  әдісі[11,14-18],  градиентті  әдістері  (ең  жылдам  координатты  түсу  әдісі) 

[11,15,19],  максималды  элементтің  әдісі  [20],  динамикалық  бағдарламалау  әдісі  [12-18,  21], 

тарамдар және шектер әдісі [21], және тағы басқалар. 

Қарапайым  іздеу  әдісі  салынған  шектеулердің  аясында  барлық  мүмкін  резервтік 

көшірудің ңұсқаларды есептеу және бір-бірімен салыстыруға әкеліп, содан кейін, оңтайлысы 

таңдалады.  Ңұсқалардың  үлкен  саны  және  күрделі  құрылымы  мен  элементтердің  үлкен 

санымен схемалар үшін бұл әдіс еңбекті көп қажет етеді және есептеулердің үлкен көлемін 

талап етеді [11,12,19]. 

Лагранж  аңықталмаған  көбейткіштер  әдісімен  тізбекті  қосылыспен  байланысты 

элементтері  бар,  жүйенің  оңтайлы,  бөлектелген  жүктелген  резервтік  көшірудің  тікелей 

мәселенің шешуін қарастырамыз [14,22].  

Құрылымдық  оңтайландыру  тапсырмаларды  шешу  кезінде  (мысалы,  жүктелмеген 

немесе  жеңілдетілген  резервтік  көшіру,  бірнеше  шектеулер  бар  кезінде  және  т.б.)  Лагранж 

аңықталмаған  көбейткіштер  әдісі  өте  қарапайым  және  ыңғайлы  болып  табылады.  Алайда, 

неғұрлым  күрделі  жағдайларда,  оны  пайдалану  аналитикалық  шешімін  табуға  мүмкіндік 

бермейді,  сондықтан  жиі  сол  үшін  сандық  әдістерді  пайдалану  керек,  солсебептен  Лагранж 

көбейткіштері  әдісі  артықшылықтары  жоғалған  болып  табылатын  [11,18].  Мұндай 

жағдайларда,  бүтін  санды  шешімдерді  іздеу  және  есептік  техниканы  пайдалануға  жақсы 

бейімделгенең жылдам координаты түсу әдісі пайдалану жөн [10,12,19,23].  

Ең  жылдам  координаты  түсу  әдісімен  резервтік  жүйенің  оңтайлы  құрылымын  табу 

шығын  бірлігіне  әрбір  қадамда  ең  үлкен  нақты  өсімі  қамтамасыз  ететін  резервтік  элемент 

қосылатын  көпсатылы  процесс  болып  табылады.  Процесс  тоқтаусыз  жұмыс  істеу 

мүмкіндіктің қалаған мәнді немесе басқа сенімділік сипаттамаларын (оңтайландыру тікелей 

тапсырмасын  шешу  кезінде),  немесе  техникалық  жүйенің  шекті  құнын  (оңтайландыру  кері 

тапсырмасын  шешу  кезінде)  жеткізгенге  дейін  жалғасады.  Бастапқы  ретінде  жүйесінің 

бастапқы  жай-күйі,  сондай-ақ  тапсырманың  нақты  шарттардан  негізделген  қосымша  ойлар 

бойынша  таңдалған  оңтайлы  кезкелген  жақындатылған  жай-күйін  ретінде  қарастыруға 

болады.  Іс  жүзінде,  әрбір  қадамда  резервтік  көшіру  үшін  элемент  таңдау  бірлік  құнына 


«ҚОҒАМДЫ АҚПАРАТТАНДЫРУ»  V ХАЛЫҚАРАЛЫҚ ҒЫЛЫМИ-ПРАКТИКАЛЫҚ КОНФЕРЕНЦИЯ 

 

 



382 

 

(немесе  басқа  шектейтін  параметр)  сенімділік  нақты  өсімінің  ең  жоғары  мәнімен  (мысалы, 



тоқтаусыз жұмыс істеу мүмкіндігі) анықталады. 

 

Әдебиет тізімі: 

 

1.Черкесов Г.Н. Надежность аппаратно-программных комплексов. СПБ.: Изд. дом «Питер», 



2005. - 479 с. 

2.  Шкляр  В.Н.  Надежность  систем  управления.  Томск:  Изд-во  Томского  политехнического 

университета, 2009. -126 с.  

3. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.  

4. Надежность в технике. Выбор способов и методов резервирования, рекомендации Р50-54-

82-88. — М.: Изд-во стандартов 1988. — 94 с. 

5.  Сугак  Е.В,  Кучкин  А.Г,  Бельская  Е.Н.  Надежность  технических  систем  и  техногенный 

риск. Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. - Красноярск, 2013. - 436 с. 

6.  Окладникова  Е.  Н.  Оптимизация  системы  технического  обслуживания  потенциально 

опасных объектов. Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2008. 

7. Акимов, В. А. Надежность технических систем и техногенный риск / В. А. Акимов, В. Л. 

Лапин, В. М. Попов и др. - М.: Деловой экспресс, 2002. - 368 с. 

8.  Александровская,  Л.  Н.  Безопасность  и  надежность  технических  систем  /  Л.  Н. 

Александровская и др. - М.: Унив. кн.: Логос, 2008. - 376 с. 

9.  Гуськов, А. В. Надежность технических систем и техногенный риск / А. В. Гуськов, К. Е. 

Милевский / Новосиб. гос. техн. ун-т. - Новосибирск, 2007. - 427с. 

10. Надежность технических систем: учеб. пособие / Е. В. Сугак и др. ; под общ. ред. Е. В. 

Сугака, Н. В. Василенко. Красноярск: НИИ СУВПТ, 2000 

11. Райкин А. Л. Вероятностные модели функционирования резервированных устройств. М.: 

Наука, 1968. 

12.  Ушаков  И.  А.  Методы  решения  простейших  задач  оптимального  резервирования  при 

наличии ограничений. М.: Сов. радио, 1969. 

13.Надежность технических систем: справ. / под ред. И. А. Ушакова. М.: Радио и связь, 1985. 

14.  Обеспечение и методы оптимизации надежности химических и нефтеперерабатывающих 

производств / В. В. Кафаров и др.. М.: Химия, 1987. 

15. Надежность технических систем: справ. / под ред. И. А. Ушакова. М.: Радио и связь, 

1985. 

16. Оптимальные задачи надежности / пер с англ. под ред. И. А. Ушакова. М.: Стандарты, 



1968. 

17. Нечипоренко В. И. Структурный анализ и методы построения надежных систем. М.: Сов. 

радио, 1968. 

18.  Теория  надежности  радиоэлектронных  систем  в  примерах  и  задачах  /  под  ред.  Г.  В. 

Дружинина. М.: Энергия, 1976. 

19. Ушаков И. А. Оптимизация надежности сложных систем методом наискорейшего спуска 

// Прикладные задачи технической кибернетики. М.: Сов. радио, 1966. С. 199-224. 

20. Раскин Л. Г. Анализ сложных систем и элементы теории оптимального управления. М.: 

Сов. радио, 1976. 

21. Вопросы математической теории надежности / Е. Ю. Барзилович и др. М.: Радио и связь, 

1983. 

 

 



 

 

 



 

«ҚОҒАМДЫ АҚПАРАТТАНДЫРУ»  V ХАЛЫҚАРАЛЫҚ ҒЫЛЫМИ-ПРАКТИКАЛЫҚ КОНФЕРЕНЦИЯ 

 

 



383 

 

УДК 681.3 



 

БОРАНБАЕВ С.Н., ЕСМАГАМБЕТ Н. 

 

ПРИМЕНЕНИЕ ФРЕЙМВОРКА GSTREAMER ДЛЯ ВЫВОДА ПОТОКОВЫХ 

ДАННЫХ ПО ИМЕНОВАННОМУ КАНАЛУ PIPELINE ДЛЯ ОБРАБОТКИ 

ОПОЗНАВАНИЯ ВИДЕО ПОТОКА В OPENCV 

 

(Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, г.Астана) 

 

Данная 


статья 

посвящена 

исследованию 

и 

экспериментальной 



разработке 

беспилотного  летательного  аппарата  (БПЛА)  и  методу  по  которому  видео  поток  с  БПЛА 

передается  по  именованному  каналу  pipeline,  обрабатываемый  с  помощью  фреймворка 

gstreamer  для  дальнейшей  его обработки в  OpenCV,  который в  свою очередь  принимает  на 

наземной  станцию  отработанный  видео  поток  для  распознавания  объектов.  В  ходе  работы 

был  смоделирован  полетный  контролер  на  базе  аппаратной  вычислительной  платформы 

«Arduino»  c  использованы  комплексных  алгоритмов  Open  Source  проектов    «ArduQuad, 

Arducopter, MultiWii», на базе PixHawk, raspberrypi  на языке программирования C++, Python. 

Разработана  «магистраль»  по  которой  передается  «сырой»  поток  видео  данных  через  сеть 

WiFic  БПЛА  на  наземную  станцию.  Разработан  и  реализован  алгоритм  по  обучающей 

выборке  опознования и распознованию лиц по базе данных.  

По  сравнению  с  другими  видами  коптеров,  было  решено  выбрать  тип 

квадрокоптер.   Квадрокоптер    в  своем  роде  -  золотая  середина  в  зависимости  от  веса, 

возможности  улучшения,  установки  дополнительных  модулей,  мощности  для  подъема 

полезной  нагрузки,  стоимости,  сложности  установки,  ремонта,  времени  полета. 

Квадрокоптер  (quadcopter)-  это  симметричный  летательный  аппарат  с  четырьмя  роторами 

одинакового  размера,  двигающийся  посредством  регулирования  скорости  вращения 

двигателей  с  пропеллерами. Благодаря  использованию  нескольких  роторов  обеспечивается 

большая маневренность и скорость и возможность зависать в воздухе. Каждый из роторов на 

квадрокоптере  производит    тягу  и  крутящий  момент.  Учитывая,  что  передние  и  задние 

двигатели вращаются против часовой стрелки, а два других вращаться по часовой стрелке, в 

результате  крутящий  момент  приближен  нулю.  До  недавнего  времени,  развитие 

мултикоптеров  находилось  в  стагнации.  Управлять  четырьмя  независимыми  роторами 

оказалась  невероятно  трудно  и  невозможно  без  помощи  дополнительных  вычислительных 

мощностей. Снижение  стоимости  современных  микропроцессоров  дало  толчок  в  развитие 

автономных  систем  для  мультикоптеров,  что  сделало  возможным  использование  их  в 

коммерческих, исследовательских, военных и даже любительскими целей. [1] 

Система любого БПЛА предполагает наличие минимального наличия оборудования и 

комплектующих, а именно: полетный контроллер, радио оборудования, силовую  установку, 

источник питания и корпус. В частности это и есть минимальное требования для построения 

прототипа  БПЛА,  но  также  можно  добавлять  некоторые  компоненты  для  улучшения 

полетных характеристик и расширения функционала устройства. [2] 

 

Силовая  установка  квадрокоптера  состоит  из  четырех  двигателей  и  лопастей  и 



четырех регуляторов скоростей, управляющие оборотами каждого двигателя.   

 

Радио аппаратура –  это ряд  устройств позволяющих дистанционно управлять БПЛА. 



В  частности  для  управления  квадрокоптера  необходимо  минимально  четырех  канальный 

пульт управления на определенной частоте. 

 

Полетный 



контроллер: 

основная 

плата 

управления, 



обеспечивающая 

функционирование  мультикоптера.  В  качестве  «мозга»  платы  управления  используется 



«ҚОҒАМДЫ АҚПАРАТТАНДЫРУ»  V ХАЛЫҚАРАЛЫҚ ҒЫЛЫМИ-ПРАКТИКАЛЫҚ КОНФЕРЕНЦИЯ 

 

 



384 

 

микроконтроллер,  зачастую  это  либо  маломощные  Atmega328,  либо  более  современные, 



Atmega2560 или ARM-контроллеры 

o

  Стабилизация аппарата в воздухе 



o

  Удержание высоты (при помощи барометра) и позиции (при помощи GPS) 

o

  Автоматический полет по заданным заранее точкам (опционально) 



o

  Передача  на  землю  текущих  параметров  полета  с  помощью  модема  или  Bluetooth 

(опционально) 

o

  Обеспечение  безопасности  полета  (возврат  в  точку  взлета  при  потере  сигнала, 



автопосадка) 

o

  Подключение дополнительной периферии: OSD, светодиодной индикации и пр. 



Количество  функций  зависит  от  наличия  на  борту  мультикоптера  соответствующей 

периферии, в дешевых контроллерах ряд функций может отсутствовать

 

 

Источник  питания–  это  любой  вид  аккумулятора  достаточный  емкий  и  мощный 



удержания  аппарата  в  воздухе  определенное  время.  В  частности  выбор  химического 

элемента  и  типа  аккумулятора  является  основной  проблематикой  постройки  дронов,  т.к. 

необходимо учитывать несколько факторов, все зависит от конечной целевой задачи. 

 

Корпус  –  каркас,  на  котором  размещается  вся  система, описанная  выше,  для  каждой 



задачи критически важно правильно подобрать размеры и формы для дрона. 

В  ходе  подготовки  постройки  БПЛА  типа  «квадрокоптер»  были  сделаны  следующие 

работы: 

1) Исследование рынка беспилотников на наличие возможных вариантов дронов 

2) Сделан  анализ,  подборка  и  выявлены  оптимальные  габариты  и  комплектующие  для 

постройки квадрокоптера. 

3) Оформление заказа с интернета-магазина специализированного на БПЛА.  

Для  управления  квадрокоптером  использовалась  6  канальная  радио-аппаратура 

ближнего  действия  на  частоте  2.4ghz  с  технологии  модуляции  сигнала  FHSS(

frequency-

hopping spread spectrum

).    Метод  передачи  информации  по  радио,  особенность  которого 

заключается  в  частой  смене  несущей  частоты.  Частота  меняется  в  соответствии  с 

псевдослучайной последовательностью чисел, известной как отправителю, так и получателю. 

Метод повышает помехозащищённость канала связи. 

В качестве полетного контроллера использовалась платана платформе ArduinoUno[4] 

с  интегральной  схемой  включающей  в  себя  инерционную  системой  измерения  с  10 

степенями  свободы(3  осевой  гироскоп,  акселерометр  и  магнетометр,  также  барометр  для 

определения  высоты  относительно  атмосферного  давления).  Контроллер  построен  на 

ATmega328,  имеет  14  цифровых  вход/выходов  (6  из  которых  могут  использоваться  как 

выходы  ШИМ),  6  аналоговых  ходов,  кварцевый  генератор  16  МГц,  разъем  USB,  силовой 

разъем, разъем ICSP и кнопку перезагрузки.Дляработы необходимо подключить платформу к 

компьютеру  посредством  кабеля  USB,  либо  подать  питание  при  помощи  адаптера  AC/DC 

или батареи. Микроконтроллер ATmega328 располагает 32 кБ флэш памяти, из которых 0.5 

кБ  используется  для  хранения  загрузчика,  а  также  2  кБ  ОЗУ  (SRAM)  и  1  Кб 

EEPROM.(которая читается и записывается с помощью библиотеки EEPROM). 

Каждый из 14 цифровых выводов Uno может настроен как вход или выход, используя 

функции  pinMode(),  digitalWrite(),  и  digitalRead(),  .  Выводы  работают  при  напряжении  5  В. 

Каждый  вывод  имеет  нагрузочный  резистор  (по  умолчанию  отключен)  20-50  кОм  и  может 

пропускать до 40 мА. 

На  платформе  Arduino  Uno  установлено  несколько  устройств  для  осуществления 

связи с компьютером, другими устройствами Arduino или микроконтроллерами. ATmega328 

поддерживают последовательный интерфейс UART TTL (5 В), осуществляемый выводами 0 

(RX)  и  1  (TX).  Установленная  на  плате  микросхема  ATmega8U2  направляет  данный 

интерфейс  через  USB,  программы  на  стороне  компьютера  "общаются"  с  платой  через 

виртуальный  COM  порт.    Мониторинг  последовательной  шины  (Serial  Monitor)  программы 




Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   49   50   51   52   53   54   55   56   57




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет