Расчет координат расположения беспилотных летательных средств при сбрасывании грузов сельскохозяйственного назначения

В некоторых технологических процессах АПК беспилотное летательное средство (БПЛС) осуществляет доставку удобрений, средств защиты растений, воды и водных растворов. Сброс груза может контролироваться микропроцессором, установленным на БПЛС, с помощью программы, для которой необходим алгоритм. С целью разработки математической модели движения груза при его сбросе с низколетящего БПЛС и алгоритма для определения момента сброса груза для достижения им заданной точки приземления по известным параметрам полета проведены теоретические исследования. Выявлены факторы, влияющие на траекторию движения сбрасываемых объектов. Сформулирована задача определения расстояния от точки сброса груза с летательного средства до требуемой точки приземления. Представлены системы дифференциальных уравнений движения грузов без учета сопротивления воздуха и при квадратичной зависимости силы сопротивления воздуха от скорости падения. Построены кривые, позволяющие упрощенно определить момент сброса груза, используя скорость и высоту полета БПЛС. Приведены уравнения для вычисления конечной горизонтальной составляющей скорости падения груза, тангенса угла и продолжительности его падения, а также искомого расстояния. При этом аргументами найденных функций являются баллистический коэффициент, скорость и высота полета летательного средства. Отмечена необходимость уточнения полученных решений посредством учета зависимости параметров падения грузов от скорости и направления ветра, а также осадков и атмосферного давления. Приведен алгоритм автоматического определения момента сброса груза бортовым восьмиразрядным процессором с циклической реализацией продолжительности обработки поступающей информации.

1. Wang G., Han Yu., Li X., Andaloro J., Chen P., Hoffmann W.C., Han X., Chen S., Lan Yu. Field evaluation of spray drift and environmental impact using an agricultural unmanned aerial vehicle (UAV) sprayer. Science of The Total Environment. 2020;737:139793. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.139793

2. Белов Д.В., Андреев С.А. Расчет скорости нагрева гелия в рабочей камере дирижабля // Современные энергосберегающие тепловые и массообменные технологии (сушка, тепловые и массообменные процессы) СЭТМТ-2023: Сборник научных трудов Восьмой Международной научно-практической конференции, Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева, 17-19 октября 2023 г. М.: ООО «Мегаполис», 2023. С. 327-330. EDN: ICQYMA

3. Malyuta D., Brommer Ch., Hentzen D., Stastny T., Siegwart R., Brockers R. Long-duration fully autonomous operation of rotorcraft unmanned aerial systems for remote-sensing data acquisition. Journal of Field Robotics. 2020;37(1):137-157. https://doi.org/10.1002/rob.21898

4. Shahid N., Abrar M., Ajmal U., Masroor R., Amjad Sh., Jeelani M. Path planning in unmanned aerial vehicles: An optimistic overview. International Journal of Communication Systems. 2022;35(6): e5090. https://doi.org/10.1002/dac.5090

5. Горбач Н.И., Лужинский Е.С., Неверовская Я.Б. Исследование падения тяжелого груза в воздухе при квадратичном законе сопротивления // Теоретическая и прикладная механика: Международный научно-технический сборник. Минск: БНТУ, 2011. Вып. 26. С. 290-294. https://rep.bntu.by/handle/data/72932

6. Benarbia T., Kyamakya K. A literature review of drone-based package delivery logistics systems and their implementation feasibility. Toward the New Era of Sustainable Design, Manufacturing and Management. Sustainability. 2022;14(1):360. https://doi.org/10.3390/su14010360

7. Li Y., Liu M., Jiang D. Application of unmanned aerial vehicles in logistics: a literature review. Sustainability. 2022;14(21):14473. https://doi.org/10.3390/su142114473

8. Saponi M. BorboniA., Adamini R., Faglia R., Amici C. Embedded payload solutions in UAVs for medium and small package delivery. Machines. 2022;10(9):737. https://doi.org/10.3390/machines10090737

9. Федоренко Р.В. Структурно-алгоритмическая и аппаратная организация автопилота посадки робота-дирижабля с применением визуальной навигации // Наука и образование: Научное издание МГТУ имени Н.Э. Баумана. 2011. № 9. С. 9. EDN: OHFTOP

10. Федоренко Р.В. Алгоритмы автопилота посадки роботизированного дирижабля // Инженерный вестник Дона. 2011. № 1. С. 365-371. EDN: NXPBVV