Development and investigation of UAV for aerial surveying

Abstract

Мета. Розробити БПЛА для топографічних аерознімальних цілей та дослідити його особливості і відповідність виконання поставлених завдань. Методика. Науковці Інституту геодезії Національного університету “Львівська політехніка” та виробничники фірми Abris Design Group послідовно розробляли та досліджували декілька моделей БПЛА з метою створення досконалого зразка, за допомогою якого можливо проводити аерознімання для топографічних цілей. У результаті раніше проведених експериментальних робіт визначено технічні вимоги до створення аерознімальних БПЛА. Саме за цими вимогами сконструйовано одну з останніх розробок БПЛА Arrow. Для апробації створеної моделі літака розроблено технологічну схему випробування з метою визначення конструкторських недоліків та отримання відповідних кондиційних матеріалів аерознімання для подальшого опрацювання: створення великомасштабних топографічних планів та ортофотопланів. Результати. У результаті проведення експериментальних робіт із застосуванням БПЛА Arrow виявлено можливі проблеми, пов’язані з запуском БПЛА та наведені засоби їх усунення. В результаті апробаційного аерознімання з БПЛА Arrow отримано 132 знімки з 7 маршрутів. Для проведення оцінки точності визначення координат точок місцевості, на ділянці дослідження замарковано 57 контрольних точок. Координати контрольних точок визначалися під час проведення ПВП GPS-приймачами Trimble R7 у режимі RTK. Після створення ортофотопланів у програмному пакеті Digitals на цих матеріалах виміряні координати вищеозначених контрольних точок і визначені СКП. СКП планових координат становили: mx = 0,19 м, my = 0,11 м, що підтверджує можливість створення планів у масштабі 1:2000. Наукова новизна. Розроблено та досліджено БПЛА Arrow, застосування якого дає змогу виконувати аерознімання та опрацьовувати великомасштабні ортофотоплани з необхідною точністю. Практична значущість. Доведено можливість застосування матеріалів, отриманих за результатами аерознімання з БПЛА Arrow, для опрацювання ортофотопланів в масштабі 1:2000.Aim. To develop an UAV for topographical aerial surveying goals, to explore its features, and comply with assigned tasks. Methodology. Scientists of the Institute of Geodesy in National University Lviv Polytechnic and manufacturers of Abris Design Group consistently designed and studied several models of UAVs, in order to create a perfect model, to make it possible to organize aerial surveying for topographical purposes. As a result of previous experimental work, technical requirements for the creation of UAVs were defined. It is for these requirements the latest model UAV Arrow was constructed. To test the model of the aircraft, a technological scheme of testing has been developed in order to identify design deficiencies and obtain appropriate certified aerial photos and further to create large-scale topographical plans and orthophotomaps. Results. As a result of pilot works with the use of UAV Arrow, possible problems related to the UAV launch were identified and means to eliminate them were given. As a result of the testing aerial surveying from the Arrow UAV, 132 images from 7 routes were obtained. In order to assess the accuracy of determining the coordinates of points of the locality, 57 points were marked. The coordinates of control points were determined during the execution of the horizontal and vertical tie-in by GPS-receivers Trimble R7 in RTK mode. After the creation of orthophotomaps, in the Digitals software package, using these materials the coordinates of the above-mentioned control points were measured and the MSE were founded. MSE for planned coordinates were: mx = 0.19 m, my = 0.11 m, which confirms the ability to create plans at a scale of 1:2000. Scientific novelty. The UAV Arrow was designed and investigated, which application allowed performing aerial surveying and processing of large-scale orthophotomaps with the required accuracy. Practical significance. The possibility of using materials obtained from the results of aerial surveying with UAV Arrow to process orthophotomaps at a scale of 1:2000 was proven.