Xét tông thé dựa trên những tiêu chí về hiệu quả kỹ thuật, đáp ứng được những tính
1.2. Giới thiệu chung về trạm điều khiển mặt đất (GCS)
1.2.2. Các loại hình trạm điều khiển mặt đất
Việc sử dụng rộng rãi các công nghệ UAV trong các lĩnh vực quân sự và dân sự khác nhau đã nâng cao mức độ phức tạp của thiết bị chỉ huy và điều khiển (GCS) trén phần cứng và các thành phần phần mềm. Mức độ an toàn của chuyến bay tùy thuộc vào khả năng vận hành và mức độ tin cậy cao của GCS bằng quy mô phức tạp của hệ thống từ một chiếc điện thoại đơn giản hoặc một hay nhiều chiếc máy tính bảng thông
minh đề vận hành giám sát quá trình hoạt động của UAV.
Mỗi loại hình trạm điều khiển mặt đất (GCS) được xây dựng và sử dụng có mức độ
phức tạp tùy thuộc vào quy mô thích hợp của từng loại mô hình UAV. Tương thích theo từng loại hình UAV và tính ứng dụng của nó trong từng lĩnh vực mà chúng ta có thé ứng dụng thiết kế các trạm điều khiển mặt đất phù hợp. Có các vi dụ về các loại
hình trạm điều khiên mặt đất (xem Hình 1.1) phục vụ máy bay không người lái như:
máy tính bảng, máy tính xách tay, GCS di động và GCS cố định,...
Sinh viên thực hiện: Ngô Đăng Hùng Người hướng dẫn: TS. Phạm Thanh Phong 16 Trân Lê Đức An
Trần Thế Phong
Phát triển bộ điều khiển bên vững cân bằng cho hệ thông máy bay không người lái 4 cảnh quạt
Hình L. 14. Các loại hình hệ thông trạm điều khiến mặt đất (GCS). (a.laptop, b.
GCS di d6ng, c.GCS c6 dinh) ”!. (Nguén: Google Scholar) 1.2.2.1, Tram diéu khién mat dat cam tay
GCS cầm tay (GCS) nhẹ, có màn hình và bộ điều khiến tích hợp cho UAV (máy
bay không người lái) có thể được tạo bằng cách cài đặt phần mềm GCS§ trên điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng tiêu chuẩn, nhưng có sẵn nhiều nền tảng chuyên dụng hơn được thiết kế dưới dạng phần cứng độc lập. Các GCS di động chuyên dụng này có thể dựa trên máy tính bảng hiện có hoặc được thiết kế dưới dạng hệ thông nhúng duy nhất và thường sẽ chạy trên hệ điều hành Windows, Android hoặc Linux. Chúng thường hoạt động bằng pin để cho phép tính di động tối đa.
Hình I. 15. Loại hình trạm diéu khién mat dat (GCS) cam tay “|. (Nguon:
Unmanned Systems Technology)
1.2.2.2. Trạm điều khiển mặt đất cô định
Các trạm điều khiển mặt đất lớn nhất, hầu hết được thiết kế cho các UAV quân sự và thương mại cao cấp, là các cơ sở lắp đặt cố định nằm trong một container hoặc được thiết kế như một thiết lập “buồng lái ảo” trong một trung tâm hoạt động. Chúng có thể có nhiều màn hình và trạm vận hành với nguồn cấp dữ liệu cảm biến và video
nhiều lớp dé nhận biết tình huồng tối đa.
Sinh viên thực hiện: _ Ngô Đăng Hùng Người hướng dẫn: TS. Phạm Thanh Phong 17
Trân Lê Đức An Trần Thế Phong
Phát triển bộ điều khiển bên vững cân bằng cho hệ thông máy bay không người lái 4 cảnh quạt
Thông qua các liên kết dữ liệu không dây, các hệ thống con tải trọng của UAV truyền đữ liệu được thu thập từ môi trường trực tiếp — thông tin địa lý, điều kiện thời tiết, đối tượng quan tâm, mục tiêu con ngudi va các mỗi đe dọa tiềm ân được phát hiện bởi camera p1ám sát trên tàu, v.v. — trả tín hiệu thu được về GCS. Việc truyền đữ liệu này được máy tính GCS xử lý và hiển thị trên màn hình GCS từ đó, các lực lượng mặt đất truyền các dữ liệu nhận được và tỉnh huống cho phi công và neười điều hành UAV đê nhăm mục đích điêu chỉnh mục tiêu nhiệm vụ dựa trên dữ liệu thu được.
Hình 1. 16. Các hệ thống trạm điều khiến mặt đất (GCS) cố định P!. (Nguồn: GA- ASI va Euro-SD)
1.2.2.3. Trạm điều khiển mặt đất di động
a) Trạm điều khiên kết hợp bố cục HO1AS (Tay ga và cần điều khiển)
Trạm điều khiển mặt đất không người lái di động dựa trên máy tính xách tay hoặc
hệ thống máy tính nhúng. Các trạm điều khiển mặt đắt di động chắc chắn dành cho quân sự hoặc sử dụng trong môi trường khắc nghiệt có thể được tích hợp trong vỏ máy bay và được niêm phong, đề bảo vệ chống bụi và nước xâm nhập.
UAV GC§ di động thường là các thiết bị màn hình đơn hoặc đôi và hệ thống man
hình kép thường có thê được thiết lập đề hai người vận hành có thể làm việc đồng thời một người điều khiển và một người vận hành tải trọng. Hệ thống điều khiến có thê là
loại hai thanh, giéng nhu may bay điều khiến bằng sóng vô tuyến thông thường và bộ
điều khiến máy bay bốn cánh nhỏ hoặc bố cục HOTAS (Tay ga và cần điều khiển), là một thiết lập trực quan có nguồn gốc từ ngành hàng không có người lái cho phép bay ở mức độ cao. kiểm soát và tính linh hoạt.
Sinh viên thực hiện: Ngô Đăng Hùng Người hướng dẫn: TS. Phạm Thanh Phong 18 Trân Lê Đức An
Trần Thế Phong
Phát triển bộ điều khiển bên vững cân bằng cho hệ thông máy bay không người lái 4 cảnh quạt
Hình 1. 17. Các hệ thống trạm điều khiển mặt đất (GCS) đi động ”Ó (Nguồn:
AliExpress va Maddos)
GCS di động thường được thiết kế với một số mức độ mô-đun, với khả năng trao đôi nóng pin lithium hoặc trao đôi các thành phần như radio analog hoặc kỹ thuật số, ăng-ten, bộ thu video và thậm chí cả PC nhúng.
b)_ Trạm điều khiên thiết lập kế hoạch sứ mệnh chuyến bay trên phần mềm máy tính Trạm mặt đất thường là một ứng dụng phần mềm, chạy trên máy tính trên mặt đất, giao tiếp với UAV của bạn thông qua đo từ xa không dây . Nó hiển thị đữ liệu thời gian thực về hiệu suất và vị trí của UAV, đồng thời có thể đóng vai trò như một
“buồng lái ảo”, hiển thị nhiều thiết bị tương tự mà bạn sẽ có nếu đang lái mây bay thật.
GCS cũng có thể được sử dụng để điều khiển UAV dang bay, tải lên các lệnh nhiệm vụ mới và cài đặt các thông số. Nó cũng thường được sử dụng để giám sát các luồng video trực tiếp từ camera của UAV.
Có ít nhất mười trạm điều khiển mặt đất khác nhau. Trên máy tính để bàn có (Mission Planner , APM Planner 2, MAVProxy , QGroundControl va UgCS . Déi voi May tinh bang/Dién thoại thông mình có Tower (DroidPlanner 3), MAVPilot , AndroPilot và SidePilot có thể được sử dụng để giao tiếp với ArduPilot (tức là Copter , Plane , Rover , AntennaTracker ).
Sues pm,
R Aa0uô6L@T
Hình 1. 18. Cac hé thong tram diéu khién thiết lập kế hoạch sứ mệnh chuyến bay trên phân mêm máy tính "“L (Nguồn: Sưu tâm (1oogle Images)
Quyết định chọn một GCS cụ thê thường phụ thuộc vào phương tiện và nên tảng điện toán ưa thích:
Sinh viên thực hiện: Ngô Đăng Hùng Người hướng dẫn: TS. Phạm Thanh Phong 19 Trân Lê Đức An
Trần Thế Phong
Phát triển bộ điều khiển bên vững cân bằng cho hệ thông máy bay không người lái 4 cảnh quạt
® Người dùng sử dụng sẵn sàng bay có thể thích tính di động và đễ sử dụng cua Tower (Droid Planner 3) hoặc một GC5 khác chạy trên máy tính bảng hoặc điện thoại.
® - Người dùng và nhà phát triển DIY/Kít thường phải truy cập vào các công cụ phân tích và cấu hình và do đó sẽ cần (ít nhất là ban đầu) Mission Planner, Qeroundcontrol, APM Planner 2 hodc mét GCS day du tinh nang khac.
Mỗi loại trạm điều khiến có ưu điểm và hạn chế riêng, phù hợp với các mục đích sử dụng cụ thể. Trạm điều khiển đi động có linh hoạt cao trong việc thay đổi vị tri, trong khi trạm cô định có thể cung cấp sự ôn định và tính toàn vẹn cho hệ thông điều khiển tự động hoặc theo dõi từ xa. Trạm điều khiển cầm tay thường phù hợp cho việc điều
khiến nhanh chóng và linh hoạt tại chỗ.
Vị mục đích sử dụng cho việc ứng dụng và nghiên cứu, ổi kèm giải pháp thích hợp với quy mô thực tiễn của mô hình hệ thống. Đồng thời, trạm điều khiển mặt đất thiết lập kế hoạch sứ mệnh chuyến bay trên phần mềm máy tính có đầy đủ các tính năng của một trạm điều khiển mặt đất cơ bản, về tính tiện lợi, linh động và đang được sử dụng rộng rãi, liên tục được nâng cấp và phát triển nhanh chóng cùng với cộng đồng hỗ trợ vô cùng mạnh mẽ. Nên đây chính là giải pháp được nhóm sử dụng trong
đỗ án này.