Дизайн и программирование БПЛА

Онлайн-курс состоит из видеоматериалов различного типа – лекций, видеоуроков-инструкций длительностью 5 – 15 мин., материалов для самостоятельного изучения, тестовых заданий. Онлайн-курс предназначен для поддержки смешанного обучения и самостоятельной работы.

Присоединяйтесь к Telegram-каналу МИСИС Онлайн и каналу МИСИС Онлайн в MAX или пишите на openedu@misis.ru. Мы ответим на все ваши вопросы.

Смешанный учебный процесс организуется с применением как классических,  электронных, дистанционных, так и инновационных технологий и методик обучения, способных обеспечить получение слушателями знаний, умений и навыков в области связи, информационных и коммуникационных технологий, в частности, в сфере проектирования, разработки, внедрения и эксплуатации средств вычислительной техники и информационных систем, управления их жизненным циклом.

Иванова Г.С. Технология программирования: Учебник для вузов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002
Бейктал Д. Конструируем роботов. Дроны. Руководство для начинающих; пер. с англ. ФГ Хохлова. – 2019 – 225c.
Астахова Н.Л., Лукашов В.А. Дроны и их пилотирование. С чего начать – СПб.:BHV – 224с.
Суомолайнен А. Беспилотники: автомобили, дроны, мультикоптеры – М.:ДМК Пресс, 2018 – 122c.
Прахов А. А. Самоучитель Blender 2.7. – БХВ-Петербург, 2016 – 396c.
МакЛэйн Т., Биард Р. Малые беспилотные летательные аппараты: теория и практика. – Litres, 2022.
Клевер [электр. ресурс] // COEX – режим доступа : https://clover.coex.tech/ru/
Самоучитель Python [электр. ресурс] // Python 3 для начинающих – режим доступа: https://pythonworld.ru/samouchitel-python
OpenCV-Python Tutorials [электр. ресурс] // OpenCV – режим доступа:  https://docs.opencv.org/master/d6/d00/tutorial_py_root.html
ROS [электр. ресурс] // ROS – Robot operation system  – режим доступа:  https://www.ros.org

Модуль 1. Введение в летающую робототехнику (1-4 неделя)
Раздел 1. Инерциальная навигация БПЛА
1.    Введение.Постановка целей и задач курса
2.    Развитие отрасли автономных БПЛАи применение в России. Примеры проектов на платформе Клевер Гаскар
3.    Введение в навигацию БПЛА
4.    Навигационные датчики
5.    Расчет навигации БПЛА
6.    Ошибки датчиков БПЛА
7.    Ошибки ориентации БПЛА
8.    Ошибки навигации БПЛА
9.    Ошибки высоты БПЛА
Раздел 2. Спутниковая навигация БПЛА
1.    Структура сигнала СНС
2.    Прием сигнала СНС
3.    Слежение за сигналом СНС
4.    Расчет навигации в СНС
5.    Ошибки навигации СНC
6.    Геометрический фактор точности СНС
7.    Критерий доверия СНС
 

Модуль 2. Программирование роев (4-13 неделя)
Раздел 1. Indoor навигация БПЛА 
1.    Системы indoor навигации. Aruco маркеры, Optical flow
2.    Схемотехническое устройство платформы Клевер Гаскар. BLDC.
3.    Симулятор Gazebo. Настройка виртуальной машины. Настройка окружения симулятора
4.    Создание карты маркеров. Настройка launch-файлов. Начала ROS. Простейшая автономная миссия
Раздел 2. Управляющие компьютеры и их настройка  
1.    Полетный контроллер и прошивка PX4. QGroundControl. Estimator, MAVROS
2.    Управляющий компьютер (Raspberry Pi, Manifold-DJI). Примеры применения технологий в отраслевой компании
3.    Прошивка PX4. QGroundControl. Подсистемы PX4. LPE и EKF2. ROS-платформа Клевера. mavros
4.    Образ Клевера для Raspberry Pi
 

Модуль 3. 3D-моделирование и симуляция полёта (13-19 неделя)
Раздел 1. Основы 3D-моделирования для симуляции полетов 
1.    Базовые понятия мультиагентных систем. Основы 3D-моделирования:
      1.1. Часть 1. Геометрическое моделирование и его роль при проектировании полёта БПЛА
      1.2. Часть 2. Основные понятия поверхностного моделирования
      1.3. Часть 3. Трансформации. Центр трансформации
      1.4. Часть 4. Приёмы поверхностного моделирования
2.    Blender 3D: Знакомство с меню. Основные инструменты. Горячие клавиши. Создание простейших моделей:
       2.1. Часть 1. Интерфейс и горячие клавиши
       2.2. Часть 2. Трансформации
3.    Разработка модели полигона и внешнего окружения:
      3.1. Часть 1. Применение приёмов сеточного моделирования
      3.2. Часть 2. Сглаживание в поверхностном моделировании
      3.3. Часть 3. Применение сплайнового моделирования
      3.4. Часть 4. Примеры моделирования элементов летательного 
аппарата
4.    Наложение материалов (текстур) на объекты полигона.  Загрузка и размещение трехмерных моделей дронов:
      4.1 Часть 1. Материалы в 3D-графике
      4.2. Часть 2. Форматы трёхмерных сцен. Экспорт. Импорт
5.    Размещение источников освещения. Размещение виртуальных камер, источников света.
6.    Предварительные настройки создания анимации
7.    Разработка анимации. Взлет. Построение квадрата
Раздел 2.  Разработка анимации симуляции полетов  
1.    Работа с цветами светодиодной ленты
2.    Разработка анимации. Построение окружности. Вращения
3.    Разработка анимации. Посадка
4.    Работа с ключевыми кадрами и длительностью анимации
5.    Отображение траекторий движения дронов
6.    Рендер анимации
7.    Установка аддона. Экспорт анимации:
      7.1. Часть 1. Установка аддона
      7.2. Часть 2. Экспорт анимации
 

Модуль 4. Запуск роя дронов на удалённом полигоне (19-25 неделя)
Раздел 1. Подготовка к демонстрационным полетам 
1.    Отладка  экспорта анимации. Подготовка оборудования для серверной и клиентской части
2.    Пробные демонстрационные запуски и базовые правила безопасности в полетной зоне
3.    Выполнение итогового задания. Создание анимации для роя дронов
Раздел 2. Запуск роя дронов на удаленном полигоне  
1.    Запуск анимации для роя дронов в виртуальной среде
2.    Подготовка оборудования для запуска роя дронов на удаленном полигоне
3.    Запуск роя дронов на удаленном полигоне

Результатами обучения слушателей являются:

• получение компетенции, необходимой для выполнения нового вида профессиональной деятельности в области информационных технологий  «Дизайн и программирование БПЛА»; 
• приобретение новых компетенций по эксплуатации беспилотных авиационных систем, включающих в себя одно или несколько беспилотных воздушных судов с максимальной взлетной массой 30 кг и менее. 

В результате освоения курса у обучающихся формируются следующие компетенции:
●    ПК-2 способность разрабатывать компоненты аппаратно-программных комплексов и баз данных, используя современные инструментальные средства и технологии программирования;
●    ПК-3 способность обосновывать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверке их корректности и эффективности;
●    ПК-5 способность сопрягать аппаратные и программные средства в составе информационных и автоматизированных систем;
●    ПК-7 - способность проверять техническое состояние вычислительного оборудования и осуществлять необходимые профилактические процедуры.