Dron wywiadowczy "MU-HA 7"

[Tomas]

Witam serdecznie

Jakiś czas temu wpadłem na pewien pomysł, lecz nie wiedziałem jak się za to zabrać. Zacząłem wertować różne strony i fora o tematyce RC, lecz problem jest znacznie większy niż sobie wyobrażałem. Przeglądając różne tematy, czytając na ten temat różne artykuły powstał w mojej głowie mętlik, z którego ciężko mi wybrnąć, dlatego też zwracam się do Was o pomoc, gdyż macie w tej materii większe doświadczenie niż ja - zupełny laik. A więc o co chodzi…

Zanim przedstawię pomysł, chciałbym nakreślić mniej więcej sytuację. Moją pasją nie jest modelarstwo i zabawa RC, a militarny paintball. Tworzymy specjalną drużynę, której zadaniem będzie min. rozpoznanie i wywiad na tyłach wroga. Jeden z naszych ludzi w niedalekiej przyszłości będzie wyposażony (z założenia) w dron o nazwie "MU-HA 7", dzięki któremu będzie mógł przeprowadzić szybki wywiad na przedpolu, i tym samym uchronić naszą drużynę przed stratami oraz zebrać niezbędne informacje dla sztabu plutonu. Aby taki dron/model był skuteczny, musi spełniać pewne wymogi:

1. Konstrukcja

Model musi być przede wszystkim mobilny. Musi się szybko i sprawnie rozkładać/składać, a po złożeniu musi zajmować tyle miejsca, aby była możliwość zapakowania go do specjalnego plecaka - specjalnego w sensie wzmocnionego na uszkodzenia, chroniącego model. Wymiary modelu po złożeniu nie mogą przekraczać 50 cm w szerokości, 50 cm w wysokości i 30 cm grubości. Zasilanie - myślę tu o elektryce, z możliwością szybkiej wymiany baterii bądź akumulatorów. Praca modelu musi być jak najbardziej cicha i możliwie długa. Sama konstrukcja jak najbardziej wytrzymała, i myślę tu o multicopterze bądź o konstrukcji jaką oferuje Parrot AR Drone 2.0:

Kwestia sterowania modelem - myślę tu o "Intelligent Orientation Control", wraz z stabilizatorem lotu. Oczywiście zależy mi na estetycznym wykonaniu, i jak najbardziej myślę tu aby wykonać odlewy potrzebnych części konstrukcji (obudowa itp) - jeśli zaistnieje taka potrzeba.

2. Wodoodporność i odporność na temperaturę.

Gramy w różnych warunkach pogodowych, w różnych porach roku. Konstrukcja musi być szczelna na tyle, aby bez problemu przetrwała ulewę podczas użytkowania, a model mógł bezproblemowo funkcjonować zimą w niskich temperaturach. Istotną kwestią jest możliwość pracy z nim podczas podmuchów wiatru.

3. Zasięg i orientacja

Aby model był wart swych kosztów, jego zasięg musi być możliwie duży. Myślę tu o przelotach powyżej 3 km w terenie leśnym jak i zurbanizowanym. Byłoby dobrze, gdyby model był wyposażony w system GPS z możliwością autopowrotu do bazy (np. po wyjściu z zasięgu kontroli, bądź niskim stanie baterii) a po powrocie automatyczne wyłączanie silników. Widziałem, że jest możliwość podłączania kompasu, więc byłoby miło, gdyby takowy istniał w modelu. Pytanie, czy wtedy na goglach wideo istnieje możliwość podglądu kompasu…? Istotną sprawą, jest zamontowanie barometru który umożliwi dokładniejszą obserwację terenu - ważne aby model był stabilny. Ważne jest także, aby istniała możliwość zamontowania dodatkowego modułu GPS, który będzie pokazywał na laptopie położenie modelu w terenie, i myślę tu o lokalizatorze personalnym, w który będzie wyposażony każdy członek grupy. Również chciałbym, aby model miał funkcję autopilota z możliwością zaprogramowania trasy przelotu, oraz funkcję podążania za nadajnikiem np. podążanie u boku przemieszczającej się grupy bez konieczności sterowania modelem.

4. Obserwacja

Chciałbym zamontować w modelu kamerę termowizyjną, która będzie sterowana przez dowódcę drużyny. W tym wypadku zastanawiam się o rozwiązaniu, które daje Zenmuse Z15 od firmy DJI. Oczywiście nie musi to być Zenmuse, nie zamierzam kręcić profesjonalnych filmów - chodzi mi o stabilizację kamery, możliwość zdalnego sterowania podczepioną kamerą termowizyjną oraz przesłanie obrazu na monitor laptopa / tablet u dowódcy drużyny. Widziałem ciekawe rozwiązania np. rozwiązanie Gimbal Kuki-Zbeer - z tym że nie wiem czy jest możliwość zdalnego sterowania kamerą.

Oprócz termowizji chciałbym zamontować zwykłą kamerę RGB oraz noktowizor u boku, a odbiorcą tego obrazu poprzez gogle wideo miałby być operator dronu/modelu. Byłoby dobrze, gdyby istniała możliwość przełączania obrazów z noktowizora na RGB i odwrotnie. Oprócz tej funkcji, chciałbym, aby istniała możliwość przesłania do operatora modelu informacji o położeniu (wysokości przede wszystkim, gdyż termowizję zamierzam zamontować niższej klasy (firmy Flir), a tym samym odległość detekcji ciepła wynosi ok 130m), temperatury modelu (nie wiem czy takie modele się grzeją, czy nie), stanu baterii oraz wspomniany wcześniej kompas. Idealnie jeśli te wartości zostaną pokazane na goglach wideo u operatora dronu. Ważne jest, aby kamery uchronić przed drganiami i zakłóceniami...

5. Dodatki

Rozważam także opcję montażu chwytaka, dzięki któremu będzie można zdalnie zrzucić ładunek bądź przesyłkę.

Zdaję sobie sprawę, że będzie to kosztowna sprawa, ale.. czego się nie robi dla hobby Pytanie jakie mam do Was, to:

• czy istnieje możliwość zbudowania takiego modelu?
• jakie mniej więcej będą koszty?
• czy ktoś z Was podjął by się budowy takiego modelu? Nie wykluczam współpracy grupowej, dużo w tym będzie elektroniki, a nie każdy się zna na wszystkim… Np. ktoś może wykonać elektronikę, ktoś kwestię wideo, a kto inny konstrukcję. Oczywiście za "robociznę" zapłacę, a potrzebne materiały dostarczę.

Jeśli wypaliłby ten projekt, przewiduję budowę kolejnych dronów, min. dla minera - czyli coś do podkładania ładunków na farbę Przy większej współpracy nie wykluczam również promocji Waszego forum w naszym środowisku, co może przynieść korzyści nam i Wam, gdyż staramy się rozwijać "pole walki".

Na koniec "ciekawostka", trochę jak z filmów Science Fiction ale obrazująca problem:
http-~~-//www.youtube.com/watch?v=q2Q3IxHq2Hg

Z góry dziękuję za odpowiedź
Pozdrawiam
Tomek

[robertus]

No fajny projekt, ale dla Obrony a nie paintbala. Liczyłeś wagowo ile sprzętu miałby nosić ten dron? Od tego bym zaczął.

Tak na oko to wychodzą mi minimum dwa plecaki sprzętu do złożenia na polu.

 

PS.

A co się stało z projektami MU-HA 1 do 7? Z reguły to się korzysta z zebranego wcześniej doświadczenia robiąc coś nowego, aby nie popełniac tych samych błędów.

[Tomas]

Dziękuję za przeniesienie tematu

 

Kamera termowizyjna (link) waży 340g wraz z bateriami, do tego dochodzi ramię zdalnie sterowane - nie mam pojęcia ile będzie ono ważyć. Jeśli chodzi o przenoszenie ładunków, to liczę że max 1,5 kg. Dwa plecaki można jeszcze przeboleć, ale więcej już nie wchodzi w grę... Plecaki mogą być większe, 50 cm na szerokość, na wysokość 70 cm, a grubości do 35 cm.

 

Problem z termowizją jest taki, że trzeba by było tą kamerkę rozebrać i połączyć z "czymś" co prześle obraz na odległość... na te około 3km. Nie wykluczam małych, przenośnych anten (dobrze by było, gdyby ich nie było) które były by noszone przez innych ludzi z drużyny.

 

Nazwa dronu jest jeszcze do przedyskutowania... Liczba 7 jest naszą "szczęśliwą", dlatego też padła ona w nazwie...

[robertus]

I jeszcze, żeby te 3km zasięgu sterowania i obrazu były dostępne w lesie.

Nie powiem, ambicje masz kosmiczne i chwała Ci za to, ale jeśli chcesz to zrobić po modelarsku to musisz być gotowy na spore kompromisy w projekcie.

[Tomas]

Oczywiście jestem gotów na kompromisy, aczkolwiek chciałbym skonstruować wspólnymi siłami dron możliwie optymalnie do warunków przeze mnie opisanych.

Ambicje kosmiczne - owszem, zawsze staram się działać nie na 100, ale na 120%. Twierdzę, że nie ma rzeczy niemożliwych - trzeba po prostu chcieć

 

(Zaznaczam, iż to ma być dron wywiadowczy i transportowy (małe przesyłki np. amunicja) Film, na którym jest przedstawiony (wyolbrzymiony) taki dron, to tylko "ciekawostka" i zobrazowanie o co mi mniej więcej chodzi. Nie myślę tu o strzelaniu z niego )

 

Rozumiem, że będzie ciężko osiągnąć te 3 km w warunkach leśnych. A jakie są realne odległości w takich warunkach?

Rozwiązaniem może być np. założenie zamaskowanego punktu zbiorczego (mała baza), i zawieszenie anteny na szczycie drzewa - zawsze można się tam wspiąć.

 

Co do konstrukcji - teraz tak myślę, aby był on trzy-częsciowy: para podwójnych śmigieł + środek z kamerami i elektroniką. Środek z elektroniką nosiła by trzecia osoba wraz z antenami, modułem sterowania, goglami wideo itp.

[robertus]

Zasięg fpv w powietrzu 1,5 km dla sterowania na 2,4Ghi obrazu 5,8GHz to bardzo dobry wynik. Antenki masz relatywnie małe na statywach.

Ale to w powietrzu. Każdy krzak, czy drzewo drastycznie zmniejsza ten zasięg. Musiałbyś mieć coś na niższą częstotliwość, a to wiąże się ze zwiększeniem anten. Analogicznie tak jak radio UKF ma mniejszy zasięg niż fale długie, bądź zwiększeniem mocy nadajników.

Myślę, że jak uzyskasz w lesie niskie kilkaset metrów to będzie bardzo dobrze.

 

Zobacz sobie taka zabawkę, Jakie jest duże a nosi tylko karabin i nie ma fpv.

 

Dołóż do tego masę kamer, sterowania nimi, gimbala, fpv, stabilizacji, czujników zbliżeniowych do lotów między drzewami, itp.

Chcesz aby był długi czas działania, to i masa dużych akumulatorów

Na pewno copter będzie musiałby być większy i cięższy.

Teraz to zdemontuj i zobacz do ilu plecaków się zmieści.

 

To zdjęcie drona, które masz w pierwszym poście jest całkiem dobre do Twojego zastosowania. Musiałaby to być konstrukcja modułowa o czterech identycznych modułach silnikowych i jednym centralnym.

Skupiłbym się na zrobieniu quadcoptera z wymiennym osprzętem w zależności od potrzeb. Ograniczy to wagę do lotu.

Zamiast kamery termowizyjnej użyłbym dobrej kamery, która dobrze czyta w podczerwieni.

Wyjdzie Ci wtedy quadcopter z fpv i OSD. Gogle sobie odpuść, nic w nich nie widać, lepszy jest ekranik 7cali.

[Tomas]

Myślę, że zwiększył bym antenę dostosowując drona na niskie częstotliwości wraz z zwiększeniem mocy nadajników, a samą konstrukcję myślę aby wykonać modułową - z wymiennym osprzętem, w zależności od sytuacji. Myślę tu o 3 modułach:

• chwytak do przenoszenia ładunków
• kamera termowizyjna
• i może karabin z amunicją... do eliminowania strategicznych celi

Wtedy odejdzie trochę masy z oporządzenia na korzyść zasięgu, czyli anteny + nadajnik (nie wiem czy to dobre rozwiązanie, nie znam się na tym)

 

Co do kamer:

termowizja: myślę, aby zrezygnować z gimbala (bądź zastosować coś takiego: http://www.abc-rc.pl/Gimbal-T12-GoPro)

i skonstruować lekką konstrukcję umożliwiającą zdalny obrót kamery w dwóch osiach bez stabilizacji - wtedy chyba także odejdzie coś wagi.

Teraz przeglądając strony producentów kamer termowizyjnych, natknąłem się na coś takiego: http://www.flir.com/cvs/cores/view/?id=51221&collectionid=551&col=51218

Odchodzi w tym wypadku zabawa z rozbieraniem kamerki - tu wystarczy podpiąć wyświetlacz, bądź nadajnik wideo bezpośrednio do kamery - bez rozbierania. Kwestia doboru nadajnika i odbiornika - odbiornik obrazu (jakiś tablet/ekranik) u dowódcy wraz z sterowaniem montażu kamery.

 

Kamera RGB - myślę tu o czymś na prawdę małym, czymś dla operatora dronu np. http://www.abc-rc.pl...-akcesoria.html

bądź

http://www.abc-rc.pl...-akcesoria.html

 

Do tego noktowizor - też bez szaleństw, generacja 1+ np:

http://teleskopy.pl/...MK123_do_lunety

 

Byłoby dobrze, gdyby istniała możliwość przełączania u operatora źródła obrazu: w nocy z noktowizora, w dzień zwykła kamerka. Czy jest to wykonalne? I jeszcze jedno - nie myślę tu o sterowaniu nimi w osiach - zamontować te kamerki na "sztywno", a obraz przesłać tylko do operatora. Jeśli chodzi o gogle - nie widzę problemu, aby z nich zrezygnować na rzecz wyświetlacza.

 

A jeśli chodzi o zasięg - w samym lesie jeśli będzie to kilkaset metrów (pytanie ile to "kilka") to w sumie nie było by tak źle. Często gramy także na otwartych przestrzeniach, np. rozległe łąki w których czają się zaszyci snajperzy i obserwatorzy pola - wtedy da się uzyskać chociażby 2-3 km zasięgu wykorzystując dodatkowo przenośne anteny-odbiorniki sygnału? Czy takie przenośne anteny zwiększą zasięg w samym lesie? W sumie taką antenę można "zamontować" na plecach operatora dronu, podobnie jak antenę posiada łącznik i radiowiec.

 

Co do pracy dronu - idąc na kompromis "wagowy", zmniejszeniem wielkości akumulatorów ta godzina pracy jest w osiągalna?

[szpachla]

Obawiam się że nawet US Airforce nie ma drona latającego po lesie.

 

Twój pomysł pozostanie raczej w sferze marzeń bo nawet jeżeli byłby technologicznie do ogarnięcia

(co jest raczej niewykonalne) to koszt przerośnie twoje oczekiwania.

 

Ogólnie nie da się latać po lesie bo zawsze znajdzie się coś o co zahaczysz.

I tutaj nie pomogą nawet najlepsze czujniki.

 

 

A jeżeli chodzi o czas lotu takiego drona

to z tego co widziałem to ok. 10-20 min.

 

I nie da się tego obejść bo taka jest sprawność tego

sprzętu. Nawet jak zamontujesz większy aku co teoretycznie

powinno zwiększyć czas lotu to dojdzie ci sporo masy

która skróci czas lotu.

I tak w kółko.

 

 

Jedyne co mi przychodzi na myśl to dron latający nad lasem

z kamerą termowizyjną (na podczerwień?).

[Tomas]

Z pierwszych założeń to właśnie miał on latać nad lasem z kamerą termowizyjną w obrębie toczonej walki - to był pierwotny pomysł. Potem pomyśleliśmy, aby przeprowadzać nim wywiad na odległość ponad 2 km...

 

Czyli rozumiem, że nawet te 40 min pracy jest niemożliwe...?

[robertus]

Do długich lotów potrzebujesz szybowca, który będzie krążył nad lasem i obserwował z góry akcję. Wtedy jeden operator będzie prowadził samolot a drugi będzie operował kamerami. Samolotem, który lata nad lasem łatwiej spełnić Twoje założenia.

Quadcopterem z racji tego, że wisi na śmigłach długo nie polatasz.

[szpachla]

Czyli rozumiem, że nawet te 40 min pracy jest niemożliwe...?

Z moich obserwacji wynika że 20 min z takim "bagażem" było by już sukcesem

Ale może niech ktoś inny się wypowie.

 

Tak jak robertus powiedział, do obserwacji pola walki

najlepszy jakiś szybowiec z dużą rozpiętością skrzydeł żeby

się za szybko nie przemieszczał.

 

Problem polega jeszcze na przesłaniu sygnału video

na ziemię. Transmitery stosowane do FPV mają słabą jakość obrazu.

Więc nawet jak podłączysz kamerkę w FULL HD to i tak

nic to nie daje.

 

A jeżeli chciałbyś przetransmitować to z wysoką jakością

na dużą odległość to już nie jest takie proste i tanie.

[robertus]

Zobacz przykład

quadcopter poleciał 7,5km w powietrzu, ale cały lot trwał zaledwie 20min, tam i spowrotem.

Quadcopter nie nadaje się do stałej obserwacji. Raczej polecieć na miejsce, zrobić szybki rekonesans i wrócić.

[Tomas]

Czyli nie ma wyjścia uniwersalnego... Pozostanę jednak przy opcji Quadrocoptera tak jak piszesz @robertus - do szybkiego rekonensansu / zrzucenia ładunku / eliminacji strategicznego celu. Głownie z uwagi na to, iż można nim wystartować w środku lasu, gdy tylko jest jakaś luka nad głową, a także wlecieć do budynku przez okno i chociażby sprawdzić czy nie ma zaminowanych wejść.

 

Dodatkowo przemyślimy budowę szybowca, który latał by sobie nad polem walki z termowizją - tylko pytanie mam: ile taki szybowiec będzie mógł latać nad polem walki? Jak wygląda obsługa takiego szybowca przy pogodzie bezwietrznej bądź w czasie deszczu i podmuchów wiatru?

Myślę nad takim modelem - ma dość sporą rozpiętość skrzydeł:

http://www.youtube.com/watch?v=lsOPN56tVyY

[robertus]

Myślałem raczej o czymś piankowym, nie o prawdziwym szybowu.

Tu taki przykład

http://youtu.be/VtTvu6Bk5aM

Można go zrobić składanego.

[Boogie]

Możesz podać planowany/maksymalny budżet?

[Tomas]

@Boogie: z uwagi na to, że nie mamy doświadczenia w budowaniu takich modeli, i zakładamy że zapłacimy ludziom za pomoc w budowie dronu - przewidujemy 35 000 / 40 000 zł do dyspozycji na MU-HA 7 - myślę, że z taką kwotą można coś zrobić... coś dobrego i zdającego egzamin w polu.

 

@robertus

Piankowe modele nawet ciekawie wypadają, chyba znacznie wygodniejsze i praktyczniejsze niż model ASW 27 Czy taki model dałby radę fruwać z termowizją przez znaczną ilość czasu? Tak mniej więcej ile czasu jest w stanie przelatać?

 

A film który podałeś:

http://www.youtube.com/watch?v=cLtec1OvLBQ&feature=player_embedded

odpowiada właśnie mniej więcej temu, czego szukam... z tym że zamiast obserwacji noktowizją - termowizja osobno sterowana, jak w przypadku szybowca na filmiku, który podałeś.

[robertus]

Usunąłem ten film po przeczytaniu, że to jest efekt w programie do montażu wideo.

[Tomas]

Hehe tak czy inaczej przedstawia mniej więcej to, czego szukamy

[robertus]

Czytałeś ten artykuł?

[Tomas]

@robertus: tego artukułu nie miałem okazji czytać - ale ciekawa sprawa, spotkałem się z czymś podobnym w innych artykułach. Jak widać Polacy potrafią

 

 

Kwestię szybowca i długiego rozpoznania na chwilę obecną zostawię na osobny temat. Chciałbym się skupić na quadrocopterze ze względu na lepszą kontrolę.

 

Tak więc zakładam, że jego przeznaczeniem będzie szybkie rozpoznanie na przedpolu metodą termowizyjną, dostarczanie amunicji między zespołami bojowymi Alpha / Bravo / Charlie oraz likwidacja strategicznych celi, takich jak obserwatorzy pola czy snajperzy. Rozwiązanie widzę takie, jakie przedstawił robertus - czyli wymienne moduły:

 

- moduł chwytaka

- moduł z kamerą termowizyjną

- moduł z elektrycznym karabinkiem paintballowym

 

A w przyszłości rozbudowa o dodatkowe moduły - czyli projekt dronu typu MU-HA jak najbardziej elastyczny

 

Zakładam, że każdy z modułów (oprócz chwytaka) będzie ważył do1,5/ 2kg - w tych 2 kg zamierzam upakować baterie bądź akumulatory zasilające moduł, oraz wszystkie podzespoły do sterowania modułem. Chwytak oczywiście lżejszy, reszta "zapasu" przeznaczona na ładunek.

Zasięg, o który tak mi się rozchodziło - nie będę dążył do tych 3 km… Myślę, że nawet ten kilometr/półtora będzie czymś pomocnym na polu.

Budowa - nadal pozostałbym przy tych trzech plecakach i quadrocopterze…

Czas i tryb pracy - szybki rekonesans tak jak wspominał robertus. Nad dłuższym rozpoznaniem pomyślimy później, inwestując w szybowiec.

 

Pytanie, czy istnieje możliwość zbudowania takiego trzyczęściowego dronu, który byłby w stanie przenosić moduły o wadze do 2kg na odległość około 1,5 km, a czas jego pracy wynosiłby 20 minut?