Počet kreditů 4
Vyučováno v Letní
Rozsah výuky 2p+2l
Garant předmětu
Přednášející
Cvičící

Předmět se zaměřuje na oblast bezpilotních prostředků. Primární důraz bude kladen na bezpilotní vzdušné prostředky, nicméně tématika bude pokrývat i prostředky určené pro plavbu na hladině a prostředky pozemní. V předmětu se budou blíže probírat specifika konstrukcí a pohonů, senzorů pro navigaci, řízení a stabilizace a telemetrických systémů. Dané znalosti budou dále rozšířeny o moderní metody pro navigaci, řízení letu včetně jeho vedení po trati a sledování cílů. Studenti budou zevrubně seznámeni s plánováním trajektorií a možnými aplikacemi z pohledu uživatelského senzorického vybavení. Zmíněny budou právní aspekty provozu bezpilotních prostředků.

Předpokladem k úspěšnému absolvování předmětu jsou základní znalosti měření elektrických a neelektrických veličin, základy teorie řízení a znalost metod umělé inteligence zaměřené na prohledávání stavového prostoru.

Cílem je seznámit studenty se specifiky konstrukce, řízení a provozu bezpilotních prostředků. Přestože spadají do kategorie letadel, s jejichž problematikou budou studenti podrobně seznámeni v rámci jiných předmětů, oblast bezpilotních prostředků přináší specifika vzhledem k jejich velikosti a zvláště způsobu řízení. Absolvent bude schopen samostatné práce při návrhu dílčích částí i prostředků jako celku.

  1. Historie vývoje bezpilotních prostředků. Ukázky bezpilotních letounů a senzorického vybavení.
  2. Specifika bezpilotních prostředků z hlediska materiálů a konstrukce. Lamináty, kompozity. Problémy pevnosti a pružnosti.
  3. Pohonné jednotky pro bezpilotní prostředky. Malé spalovací a proudové motory, elektromotory. Diskuse výběru vhodné jednotky pro konkrétní projekty.
  4. Senzorické vybavení bezpilotních prostředků - snímané veličiny, technologie, zpracování a fúze dat. Energetická rozvaha.
  5. Uživatelský pohled na GNSS lokalizaci, INS a aerometrický systém. Redundance a zabezpečení systému.
  6. Základní řídicí smyčky a módy autopilota bezpilotního prostředku. Řízení vzletu, úprava dynamiky, vedení po trati, kroužení nad cílem/mimo cíl, sledování pozemního pohyblivého cíle. Nálet na přistání, přistání.
  7. Pokročilé algoritmy pro návrh řídicích systémů - optimální a robustní řídicí systémy.
  8. Specifika komunikace pro bezpilotní prostředky - vhodná frekvenční pásma, problematika šíření signálu a interference. Komunikační rozhraní, protokoly, zabezpečení, antény.
  9. Uživatelské senzorické vybavení a přídavná zařízení - stabilizované základny, optické systémy, lokalizátory, zaměřovače a dálkoměry, CBRN senzory, zpracování obrazové informace.
  10. Plánování letové trajektorie, bezletové zóny, optimalizační kritéria - spotřeba, plnění cílů.
  11. Systémy pro automatické řešení kolizí mezi letouny - kooperativní a nekooperativní metody.
  12. Právní aspekty provozu bezpilotních prostředků v ČR, v Evropě a ve světě. Zákony a předpisy upravující provoz bezpilotních prostředků, pojištění, vzdušné prostory.
  13. Problematika integrace bezpilotních prostředků do sdíleného vzdušného prostoru.
  14. Komerční aplikace bezpilotních prostředků, projekty v ČR.

Cvičení budou prakticky orientována se zaměřením na práci s malými bezpilotními prostředky, na kterých si budou moci ověřit metody stabilizace a řízení pohybu, navigace a plánování. Studenti budou v malých skupinách řešit samostatné úlohy a prezentovat dosažené výsledky. V rámci cvičení předpokládáme návštěvy specializovaných pracovišť (materiálová dílna, aerodynamický tunel).

Barnhart R. K., Hottman S. B., Marshall D.M., Shappee E.: Introduction to Unmanned Aerial Systems, CRC Press, 2012, ISBN: 978-1-4398-3520-3
Nonami K., Kendoul F., Suzuki S., Wang W., Nakazawa D.: Autonomous Flying Robots: Unmanned Aerial Vehicles and Micro Aerial Vehicles, Springer, 2010, ISBN: 978-4-431-53856-1

Rozvrh předmětu
Po
Út
St
Čt
PřednáškyCvičení