Развитие систем управления полетом и средств аэрофотосъемки беспилотных воздушных судов сельскохозяйственного назначения

Развитие технологий БПЛА позволяет совершать фото- и видеосъемку и при этом не отвлекаться на процесс управления полетом. (Цель исследования) Выполнить ретроспективный анализ совершенствования систем управления полетом и развития аппаратуры для аэрофотосъемки сельскохозяйственных земель с середины XIX века по настоящее время. (Материалы и методы) Выполнили систематический обзор литературы с помощью историко-аналитического метода. Изучили оригинальные работы отечественных и зарубежных авторов: монографии, научные журналы, материалы конференций, экспозиции музеев, фотоматериалы и исходный код программного обеспечения в открытом доступе. (Результаты и обсуждение) Выделено по шесть этапов развития средств аэрофотосъемки и систем управления полетом. Полученная периодизация основана на изменении вида камер, типа системы управления и конструкций летательных аппаратов. В каждом из этапов рассмотрены основные камеры, системы управления и летательные аппараты, используемые для выполнения задач в сельском хозяйстве. (Выводы) Установили параметры средств аэрофотосъемки, менявшиеся за 165 лет: фотоматериал, пространственное разрешение изображений, спектральное разрешение, масса и крепление камер, тип затворов и их приводы, инерциальный блок управления, встроенный GPS/ГЛОНАСС приемник, сенсор освещенности. Выявили параметры системы управления полетом беспилотного летательного аппарата, менявшиеся за 106 лет: тип управления полетом, число датчиков для стабилизации полета, система обнаружения препятствий, размер системы управления полетом, режимы полета, метод взлета/посадки, интерфейсы для навесного оборудования. Предположили, что дальнейшая интеллектуализация и миниатюризация систем управления полетом и аэросъемочной аппаратуры приведет к повышению производительности работы БПЛА и уменьшению экономических затрат на проведение мониторинга сельскохозяйственных биообъектов.

1. Степанченко А.Л. Виды картографических произведений, созданных по результатам межевания земель России в середине XIX века // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2018. Т. 62. N2. С. 152-156. DOI: 10.30533/0536-101X-2018-62-2-152-156.

2. Kim M.G. Balloon mania: news in the air. Endeavour. 2004. 28(4). 149-155. DOI: 10.1016/j.endeavour.2004.04.010.

3. Сергиенко Д. Дагеротип – «зеркало с памятью» // Троицкий вариант – Наука. 2020. N14(308). С. 12-13.

4. Краснопевцев Б.В. Основные события истории фотограмметрии и воздушной съемки до 1918 года // Геодезия и картография. 1998. N8. С. 55-59.

5. Collier P. Photogrammetry and aerial photography. International Encyclopedia of Human Geography (second edition). 2020. 91-98. DOI: 10.1016/B978-0-08-102295-5.10583-9.

6. Лобачевский Я.П., Дорохов А.С. Цифровые технологии и роботизированные технические средства для сельского хозяйства // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2021. N15(4). С. 6-10. DOI: 10.22314/2073-7599-2021-15-4-6-10.

7. Ценч Ю.С., Курбанов Р.К. История развития систем управления беспилотных воздушных судов // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2023. Т. 17. N3. С. 4-15. DOI: 10.22314/2073-7599-2023-17-3-4-15.

8. Skoog A.I. The Alfred Nobel rocket camera. An early aerial photography attempt. Acta Astronautica. 2010. 66(3-4). 624-635. DOI: 10.1016/j.actaastro.2009.06.011.

9. Кусов В.С. История аэрофотосъемки в фотографиях: славянский вклад // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 1992. N6. С. 54-61.

10. Галушина П.С., Кравчук А.А. Применение авиации в сельском хозяйстве Российской Федерации // Аграрное образование и наука. 2023. N2. C. 8. EDN: VZXBAU.

11. Monmonier M. Aerial photography at the Agricultural Adjustment Administration: acreage controls, conservation benefits, and overhead surveillance in the 1930s. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing. 2002. Vol. 68. N12. 1257-1261.

12. Bondarev V., Ruday O., Baryshnikova O. Aviation in the agricultural sector: experiments with aviation in the USSR in the 1930-s. E3S. 2021. 273. 07016. DOI: 10.1051/e3sconf/202127307016.

13. Куатов Б.Ж., Макаев Т.З. История развития беспилотных летательных аппаратов // Tруды Международного симпозиума «Надежность и качество». 2017. Т. 1. С. 137-139.

14. Научно-технический центр. История продолжается. К 70-летию НТЦ-ЦКБ. Под общей редакцией А.Ю. Чистилина. М.: КЕМ, 2018. 208 с.

15. Бычкова И.А. История развития аэрометодов в России в 1880-1950-х годах // Метеорологический вестник. 2010. Т. 3. N1. С. 54-68. EDN: LLOZJJ.

16. Гольдман Л.М. Применение цветной аэросъемки для изучения местности (дешифрирование цветных аэроснимков) // Труды Центрального научно-исследовательского института геодезии, аэросъемки и картографии. М.: Геодезиздат, 1960. С. 57-63.

17. Mulla D.J. Twenty-five years of remote sensing in precision agriculture: Key advances and remaining knowledge gaps. Biosystems Engineering, Special Issue: Sensing Technologies for Sustainable Agriculture. 2014. Vol. 114. N4. 358-371. DOI: 10.1016/J.BIOSYSTEMSENG.2012.08.009.

18. Curran P.J. Aerial photography for the assessment of crop condition: a review. Applied Geography. 1985. 5 (4). 347-360. DOI: 10.1016/0143-6228(85)90012-8.

19. Guo Z., Wang T., Liu S., et al. Biomass and vegetation coverage survey in the Mu Us sandy land - based on unmanned aerial vehicle RGB images. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2021. 94. 102239. DOI: 10.1016/j.jag.2020.102239.

20. Kurbanov R., Litvinov M. Development of a gimbal for the Parrot Sequoia multispectral camera for the UAV DJI Phantom 4 Pro. IOP: Materials Science and Engineering. 2020. 012062. DOI: 10.1088/1757-899X/1001/1/012062.