Yapay zekadan makale özeti
- Kısa
- Ayrıntılı
- Bu video, Gebze Teknik Üniversitesi öğretim üyesi ve TÜBİTAK Uluslararası İnsansız Hava Araçları Yarışması Danışma ve Değerlendirme Kurulu üyesi İlyas Kandemir tarafından sunulan kapsamlı bir eğitim içeriğidir.
- Video, İHA'ların kontrolcüleri, elektronik sistemleri ve yer istasyonu yazılımları hakkında detaylı bilgiler sunmaktadır. İçerik dört ana bölümden oluşmaktadır: ilk bölümde uçuş kontrolcülerinin görevleri ve temel bileşenleri anlatılmakta, ikinci bölümde otonomi ve oto pilot kavramları açıklanmaktadır, üçüncü bölümde çevresel donanımlarla iletişim protokolleri ve farklı İHA tasarım örnekleri incelenmekte, son bölümde ise yer istasyonu yazılımları karşılaştırılmaktadır.
- Video ayrıca İHA'ların pozisyon tespit yöntemleri (GPS, ultrasonik sensör, LIDAR, kamera yöntemleri), uçuş kontrolcülerinin tarihsel gelişimi, bilinen İHA kontrolcüleri ve yazılımları (ArduPilot, PX4, Betaflight, Cleanflight) ile yer istasyonu bileşenleri (pilot, kumanda aleti, FPV alıcısı, kamera, telemetri modülü) hakkında teknik bilgiler içermektedir.
- 00:01Giriş ve Sunum İçeriği
- İlyas Kandemir, Gebze Teknik Üniversitesi öğretim üyesi ve TÜBİTAK Uluslararası İnsansız Hava Araçları Yarışması Danışma ve Değerlendirme Kurulu üyesidir.
- Sunumun konusu kontrolcüler, oto pilot, radyo kontrol ve yer istasyonlarıdır.
- Sunumda önce İHA uçuş kontrolcülerinin görevleri ve temel bileşenleri, sonra otonomi ve otopilot kavramları, çevresel donanımlarla iletişim anlatılacaktır.
- 00:50Uçuş Kontrolcüsü Nedir?
- Uçuş kontrolcüsü, insansız hava aracının uçuşunu ve görevlerini yapmasını sağlayan donanım ve yazılım bütününe denir.
- Genellikle doğru akım elektrik enerjisi ile beslenen elektrik ve elektronik donanımlardan oluşur ve çoğunlukla tek karttan oluşur.
- Uçuş mekaniğinin gerektirdiği işlevleri yapar ve bu nedenle özel yazılımlar içerir, ancak kara araçları, deniz araçları, denizaltı araçları ve hovercraft'lar için de kullanılabilir.
- 01:48Uçuş Kontrolcüsünün Görevleri
- Öncelikli görevi uçuş için gerekli sensör verilerini toplayıp işlemek ve uçuşun gerektirdiği kararlılık için geri besleme sinyalleri üretmektir.
- Uçuş mekaniğinin gerektirdiği yazılımları sağlar ve uçuşla ilgili diğer görevlere yönelik yazılımlar da içerebilir.
- İHA'nın bileşenleri arasındaki iletişimi sağlar, pilotun karar vermesine yardımcı olur, pilotun komutunu uygular ve karar verip uygular.
- 04:21Temel Bileşenler
- Uçuş kontrolcüsünün temel bileşenleri arasında işlemci, fönware, sensörler, elektrik-elektronik devre elemanları, mekanik donanım bağlantı pinleri ve LED'ler bulunmaktadır.
- IMU (Inertial Measurement Unit) muhakkak olması gereken bir bileşendir ve üzerinde ivme ölçer ve dönü ölçer yer alır.
- IMU sayesinde uzaydaki İHA'nın üç boyutlu oryantasyonu gerçek zamanlı olarak tahmin edilebilir, pusula eklenerek dokuz serbestlik derecesine ulaşılabilir.
- 08:01Otonomi ve Oto Pilot
- Otonomi özerklik demektir ve dışarıdan bağımsız olarak kendini idare edebilmek anlamına gelir.
- Tamamen havadaki İHA'nın yerden uzaktan kumanda edilmesi otonomi değildir, bu pilot tarafından manuel uçuştur.
- Tam gerçek otonomide sadece İHA üzerindeki sistemlerle yerden hiçbir komut beklentisi olmadan uçması gerekir, bu arasında yer otonomi seviyeleri bulunmaktadır.
- 10:19Çevresel Donanımlarla İletişim
- Çevresel donanımlarla iletişim farklı protokollerle gerçekleşir, seri protokol TX-RX hattı üzerinden iletişim sağlar.
- SBL protokolü çok eskiden beri kullanılan bir protokoldür ve aynı hat üzerine birden fazla cihaz bağlanabilir.
- Kumanda ile iletişimde PPM, PCM, ESPACE, IBAS gibi protokoller kullanılmaktadır, ancak IBAS ve ESPACE gibi protokoller seri portu işgal ederken PPM hattı işgal etmez.
- 13:18Motor Sürücüleri ve Analog İletişim
- ESC'lere (Elektronik Speed Controller) bağlanan protokollerde çeşitlilik arz etmektedir.
- Analog doğru akım iletişim için kullanılan protokoller vardır, ancak analog sinyallerden olabildiğince kaçınmak gerekir.
- Analog sinyaller çevredeki parazitlerden ve kablodaki kırılmalardan kolaylıkla etkilenebilir ve nereden kaynaklandığını anlamak zor olabilir.
- 14:22Çevresel Donanımlar ve Bağlantılar
- Ataletsel ölçüm birimi (IMU) çevresel donanım olarak uçuş kontrolcüsüne bağlanabilir, dışarıdan da bağlanabilir ve tüm yük buna verilebilir.
- Bazı uçuş kontrolcülerinde pusula veya barometre yoksa, bunları dışarıdan bağlayabilir veya IMU takılarak pusula ve barometre değerleri diğer sensörlerden alınabilir.
- Barometrenin üzerinde hava ile temasını sağlaması için delik bulunur.
- 15:44Quad Multicopter Tasarım Örnekleri
- Quad multicopter tasarımlarında dört motorlu olmak zorunlu değildir, LED'ler ve batarya 3S veya 6S arasında bağlanabilir.
- Bazı tasarımlarda elektrik doğrudan distribution board gibi kullanılırken, uçuş kontrol kartları doğrudan üzerine alınarak voltaj seviyeleri düşürülebilir.
- Buzzer değişik durumlarda sesli uyarılar verirken, her motora ESC sinyali gider ve PWM veya başka protokollerle video kamera ve on-screen display desteği sağlanabilir.
- 17:09ESPAS ve Bluetooth Bağlantıları
- ESPAS üzerinden kumanda sinyalleri alınıp uçuş kontrolcüsüne iletilir ve yer istasyonu olarak Bluetooth ile cep telefonu iletişim sağlanır.
- Bluetooth protokolü ile yerde programlarken USB üzerinden programlamak mümkündür.
- Power modülü bataryadan gelen doğru akımı şant rezistans üzerinden devreyi beslemek üzere geçirir ve uçuş kontrolcüsünün voltaj beslemesi bu modül üzerinden yapılır.
- 18:35Güç Modülü ve Batarya Uyarıları
- Güç modülü üzerindeki şant rezistans üzerinden akım bilinen bir direnç üzerinden geçirilerek voltaj ölçülür ve akıma geçiş sağlanır.
- Akım ölçümü ve havada kalma süresi yer istasyonuna bildirilir, belli bir tüketimin altına düştüğünde otonom iniş gerçekleştirilebilir.
- Batarya uyarısı bataryanın hücreleri içindeki şarj durumunu gösterir ve programlanabilir, tehlikeli voltaj seviyesinin altına düştüğünde ötmeye başlar.
- 20:23GPS ve Pusula Bağlantıları
- GPS ve pusula devresi uçuş kontrolcüsüne bağlanır, bunların bir arada olmasının nedeni elektronik donanımlardan etkilenmemesi ve uydulardan daha iyi sinyal almasıdır.
- Radyo telemetri alıcı vericisi yer istasyonunda ve tablette bulunur, kumanda receiver ile iletişim halinde olur.
- Dronun altında kamera, onu destekleyen gimbal, yönlendirme ve titreşim sönümleme aleti yer alabilir, kameraya on-screen display ile görüntü üzerine ekran bilgileri gönderilebilir.
- 21:56Sabit Kanat Tasarım Örnekleri
- Sabit kanat tasarımlarında bataryadan power modül üzerinden uçuş kontrolcüsü ve servolar beslenir, servolar doğrudan batarya üzerinden güç alır.
- Sabit kanatlarda hava hızı ölçer daha önemli hale gelir, pitostatik tüpün iki ön deliği durma noktası basıncını, yandaki delikler statik basıncı alır.
- Durma noktası basıncından statik basıncı çıkardığınızda elde edilen dinamik basınç, havanın yoğunluğu ve Q hareket içine alarak V (havaya göre hız) hesaplanabilir.
- 24:13Raspberry Pi ve GPS Sistemleri
- Sabit kanat tasarımlarında Raspberry Pi üzerine headerlarla bağlanan Navi 2 kullanılır, yazılım Raspberry üzerinde Linux ortamında çalışır.
- Servolar kanatlarda aeron ve flap görevi görür, elevatör ve radar için sarho kullanılır.
- ESC'lerin bazılarının üzerinde back çıkışı vardır, bu çıkışlar bataryaya bağlı oldukları için elektrik anlamda işler yapar ve 5 voltluk sağlayabilir.
- 26:38GPS Sistemlerinin Çalışma Mantığı
- GPS sistemi, GLONASS, Galileo gibi Rusların, Çinlilerin ve Avrupalıların kendi uydu takip sistemlerinden biridir.
- GPS alıcısı birden fazla dünya etrafında dönen uyduyla iletişime geçer, bu iletişim tek yönlüdür ve sinyallerin geliş süreleri ile üç boyutlu uzayda pozisyon tespiti yapılır.
- Pozisyon bilgisi bilindiğinde zamana göre pozisyonun değişiminden hız vektörü, yükseklik ve yön bilgisi elde edilebilir.
- 29:14İHA Pozisyon Tespiti Yöntemleri
- GPS sensörü, üç boyutlu uzaydaki pozisyonu bilmekle birlikte hedefin yerini biliyorsanız mesafeyi hesaplayabilirsiniz.
- Ultrasonik sensör, yarasaların çalıştığı mantığıyla çalışır; ses çıkarır ve yankısıyla arasındaki zamanı ölçerek cisimden veya yerden uzaklığı hesaplar.
- Lidar (LED ile çalışan lazerli sistem), 25-30 metrelere, 50 metrelere çıkabilen maliyette 200 metrelere çıkabilen bir sistemdir.
- 30:51Kamera Yöntemleri ve Modüller
- Akış sensörü (kamera yöntemi), bilgisayara bağlanan mouse gibi çalışarak sürekli resim çekerek kaymayı görerek ilerleme ve yön tahmin eder.
- Kameralı sistemlerle insansız hava araçlarında olan mesafeyi tahmin etmek mümkündür.
- Pusulalı GPS modülü M8N en kalitelilerinden olup, M6N ve M7N kullanılmaması önerilir.
- 32:51Uçuş Kontrolcülerinin Gelişimi
- Uçuş kontrolcüleri tarihsel süreçte giderek boyutları düşüyor ve form faktörü azalıyor, bu da müdahale imkanını azaltıyor.
- İşlemci gücü artıyor; F1'lerden F3, F4'e, çift işlemcili F7 ve H7'lere doğru gidiliyor.
- Uçuş kontrolcüleri zamanla güç dağıtım kartı, ESC'ler, kamera, video aktarım devresi ve uçuş lolaması gibi diğer elemanların görevlerini de üzerine almaya başlıyor.
- 35:51Otopilot Yazılımları
- Otopilot yazılımlarında ArduPilot ve PX4 ön plana çıkıyor, benzer donanım desteği, yer istasyonları ve Marlin protokollerini destekliyorlar.
- Otopilot yazılımının esas itibariyle yaptığı şey bir döngüden ibaret; irtifasını ve pozisyonunu sürekli geri besleme olarak alarak sensörlerinden ve GPS'ten aldığı bilgilerle uçuş kontrol döngüsü gerçekleştiriyor.
- Betaflight yazılımı, Cleanflight tabanlı uçuş kontrol kartlarına yüklenebiliyor ve yarış dronlarında çok kullanılıyor.
- 40:32Uçuş Kontrolcülerinin Donanımları
- Uçuş kontrolcülerinde güvenlik switch, buzzer, GPS, pusula, birden fazla ICK cihazı, harici LED, PPM encoder ve telemetri modülü bulunuyor.
- Telemetri modülü yer istasyonuyla çift yönlü iletişim için kullanılıyor.
- Yer istasyonunda pilot, kumanda aleti, FPV alıcısı, kamera ve telemetri cihazı bulunuyor.
- 43:07Telemetri Bilgileri
- Telemetri iki türlü oluyor: kumanda üzerindeki temel bilgiler (batarya seviyesi, sıcaklık, RPM) ve daha gelişmiş bilgiler.
- Kumanda, çift yönlü iletişimle uçağın receiver'ı ile bağlantılı olup, receiver aynı zamanda transmitter oluyor.
- Telemetri bilgileri sadece kumandada gösterilebilir veya laptop, tablet, cep telefonu gibi bir yer istasyonu yazılımı kullanılarak daha detaylı bilgiler alınabilir.
- 44:55Yer İstasyonu Yazılımları
- Yer istasyonu yazılımlarında en çok kullanılanlar Miground Kontrol ve QGround Control'dür.
- QGround Control tamamen açık kaynak kodlu olup üzerinde değişiklikler yapmak kolaydır.
- Mission Planner ve APM Planner birbirine benzer yazılımlardır, ancak konuşmacıya göre Mission Planner uçuş loglarının izlenmesi bakımından daha etkindir.
- 45:56Diğer Yer İstasyonu Yazılımları
- Konfigüratör, oto pilot için kullanılan bir yer istasyonu yazılımıdır ve hem PC hem cep telefonu versiyonu bulunmaktadır.
- Bazı yazılımlar bazı platformlarda çalışmıyor veya o platformlara uydurmak için biraz uğraşma gerekiyor.
- Konfigüratör'ün arayüzü en kolay olan yer istasyonu yazılımıdır ve cihazı konfigüre etmek için gerekli tüm özellikler bulunmaktadır.