Το dasologoi.gr παρουσιάζει το 'Σκηπτροβάμων', το αυτόνομο μη επανδρωμένο αεροσκάφος που σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε εξ ολοκλήρου από τον Δημήτρη Στεφανάκη, φίλο και ενεργό μέλος της διαδικτυακής κοινότητας δασολόγων.
Σκηπτροβάμων
Όπως ο αετός του Δία, έτσι το μη επανδρωμένο αεροσκάφος μπορεί να επιχειρεί αυτόνομα και να καταγράφει πολύτιμα τηλεπισκοπικά δεδομένα που έχουμε την δυνατότητα να τα εκμεταλλευτούμε τόσο κατά την διάρκεια χαρτογράφησης και ανάλυσης μιας περιοχής όσο και επί τόπου στο πεδίο, παρέχοντας μας άμεσα πληροφορίες.
Ο Σκηπτροβάμων σχεδιάσθηκε και εξελίχθηκε στα πλαίσια εκπόνησης διδακτορικής διατριβής, με μοναδικά χαρακτηριστικά και εξοπλισμό που καλύπτουν τις ιδιαίτερες απαιτήσεις της δασικής χαρτογραφίας και τις ανάγκες ενός σύγχρονου γραφείου με αντικείμενο το περιβάλλον.
Η εναέρια πλατφόρμα κατασκευάσθηκε εξ ολοκλήρου από συνθετικά υλικά όπως ίνες άνθρακα και αεροπορικό αλουμίνιο, δεν ξεπερνά πλήρες φορτίου τα 2 κιλά και φέρει 4 κάμερες που του δίνουν την δυνατότητα να κάνει τρισδιάστατη λήψη του τοπίου, υψηλής ανάλυσης (1-5εκ) φωτοληψία ορατού φάσματος και φυσικά φωτοληψία όλου του υπέρυθρου φάσματος που είναι απαραίτητο στην ταξινόμηση και παρακολούθηση της υγείας των φυτών. Στον λοιπό εξοπλισμό συμπεριλαμβάνονται οι 16 αισθητήρες όπως υγρασίας, ταχύτητας ανέμου θερμοκρασίας, βαρομετρικής πίεσης, μαγνητόμετρα που συμπληρώνουν μια πλήρη εικόνα για το κλίμα, ακόμη και την μηχανική σύσταση του εδάφους της περιοχής και την περιεκτικότητα σε διαθέσιμο για τα φυτά νερό.
Τα πλεονεκτήματα του νέου συνεργάτη είναι τα εξής:
• Επιχειρεί κάτω από το επίπεδο της νεφοσκεπής δίνοντας μας καθαρές φωτοληψίες σε όλη την διάρκεια του έτους σε σχέση με τα συμβατικά μέσα (αεροσκάφη, δορυφόροι κλπ)
• Μέγεθος που του επιτρέπει ελιγμούς στις πιο δύσβατες περιοχές της χώρας μας
• Μικρό κόστος πτήσης
• Άμεσα αποτελέσματα
• Δυνατότητα αυτόματης παραγωγής ορθοφωτοχαρτών, DEM και δεικτών βλάστησης
• Δυνατότητα πτήσης σε πληγείσες περιοχές από πυρκαγιά ή πλημμύρα χάρης στο αδιάβροχο και πυρίμαχο κέλυφος
• Αυτόματη απογείωση προσγείωση στην περιοχή μελέτης
Τεχνικά χαρακτηριστικά αεροσκάφους
Άνοιγμα φτερών: 2 μέτρα
Μήκος Ατράκτου: 1,35 μέτρα
Σύστημα προώθησης: ηλεκτροκινητήρας brushless εξωτερικής περιστροφής (outrunner), με αναδιπλούμενη προπέλα δε διάταξη pusher
Βάρος χωρίς φορτίο: 1200γρ.
Δυνατότητα φορτίου: 1300 γρ.
Ακτίνα δράσης: 20χλμ
Ταχύτητα απώλειας στήριξης: 20χλμ/ω
Μέγιστη Ταχύτητα εδάφους: 90χλμ/ω
Μέγιστη διάρκεια αποστολής/φόρτιση: 40 λεπτά
Απογείωση: από το χέρι του χειριστή
Προσγείωση: σε διάδρομο ή με αλεξίπτωτο, αυτόνομα ή χειροκίνητα
Απαιτούμενοι χειριστές: 2
Μέγιστη ταχύτητα ανέμου αυτόνομης πτήσης 12m/s – 6 Μποφόρ
Εξοπλισμός
Α. Αυτόματος πιλότος
• Επεξεργαστές Arm32, Αtmel 32, ΑtMEGA 2560
• Διπλό Regulator 3.3V. για αναλογικούς αισθητήρες
• Ρελέ διακόπτη για κάμερες ή ωφέλιμα φορτία
• 12-bit ADC για την καλύτερη ανάλυση Gyro / Acceleration / ταχύτητας αέρος.
• Built-in Data Logger 128ΜΒ με επέκταση καρτών 4GB (το μαύρο κουτί).
• Γυροσκόπιο InvenSense με αντίσταση δόνησης (Τριών αξόνων).
• Αναλογικό ADX330 επιταχυνσιόμετρο (Τριών αξόνων).
• Αισθητήρας ταχύτητας του αέρα.
• Αισθητήρας Απόλυτης πίεσης Bosch και θερμοκρασίας για ακριβές υψόμετρο
• Έλεγχος και σταθεροποίηση συστήματος βάσης κάμερας (Δύο Αξόνων)
• GPS uBlox 5 chip-set με Saratel helix antenna ταχύτητας 10Ηz για απρόσκοπτη επικοινωνία ακόμη και στις πιο δύσβατες περιοχές
Β. Καταγραφή
• Κινούμενη Κάμερα ανάλυσης (4000Χ3000 Pixel) 14mp- 5,43εκ/pixel επι του εδάφους (100μ Πτήσης) με καταγραφή 5 καναλιών ( R, G, B , NIR, MIR) στα 0.63 - 0.69, 0.52 - 0.60, 0.45 - 0.52, 0.76 - 0.90 & 1.55 - 1.75 μικρόμετρα αντίστοιχα για καταγραφή βλάστησης και φασματικής υπογραφής δομικών υλικών και δυνατότητα άμεσης εξαγωγής δεικτών βλάστησης.
• 2 σταθερές Α/Μ κάμερες ανάλυσης (1240*760 Pixel) 1mp για εξαγωγή DEM με επικάλυψη 50% προς κάθε κατεύθυνση
• Σταθερή έγχρωμη κάμερα ανάλυσης (640Χ480 Pixel) 0,3 mp εμπρόσθια κάμερα για καταγραφή πτήσης και εντοπισμό στόχου
• Αισθητήρας σχετικής υγρασίας, θερμοκρασίας, ηλιοφάνειας
• Αισθητήρας LIDAR (Light Detection And Ranging) Hokuyo URG-04LX-UG01 ανάλυσης ±30mm.
• Αισθητήρας Optical flow ADNS3080, για οδομετρία και αποφυγή εμποδίων
Γ. Επικοινωνία
• Πλήρης έλεγχος, τηλεμετρία και παραμετροποίηση πτήσης με ασύρματη επικοινωνία σε πραγματικό χρόνο εμβέλειας έως 5000μ σε δασικό ή αστικό περιβάλλον με πρωτόκολλο mavlink.
• Απευθείας αναλογική μετάδοση εικόνας και ήχου από την εμπρόσθια κάμερα με ασύρματη εκπομπή και λήψη στα 5.8ghz.
Δ. Ground Control Station
Σύστημα εδάφους εξοπλισμένο με:
• Αναλογικό Δέκτη και μετατροπέα A/V στα 5.8ghz
• Ψηφιακό πομποδέκτη μεταγωγής 56Κbps
• Φορητό υπολογιστή
• Αδιάβροχη θήκη
Λογισμικό:
• Σύστημα τηλεμετρίας – ελέγχου ανοικτού κώδικα με πρωτόκολλο MavLink και παρακολούθηση της πτήσης στα υπόβαθρα της Κτηματολόγιο Α.Ε μέσω του WMS Server.
• Πρόγραμμα Εξαγωγής συντεταγμένων σε πρωτόκολλο NMEA sentences για άμεση γεωαναφορά στο πεδίο
• Άμεση δημιουργία πολυγώνων φωτοληψιών σε γλώσσα Αutolisp και εξαγωγή σε μορφή αρχείο τύπου AutoCAD DXF έκδοσης 2000, μορφής ASCII και μορφής πολυγωνικού GML για πλήρη συμβατότητα με το Εθνικό Κτηματολόγιο
• Άμεση ταυτοποίηση σημείων ελέγχου εδάφους με τα υπόβαθρα της Kτηματολόγιο Α.Ε και σημείων φωτοληψιών σε επίπεδο pixel.
• Άμεση ταυτοποίηση φασματικής υπογραφής για πάνω από 2000 φυτικά είδη και 1500 υλικά δόμησης με τη μέθοδο μέγιστης ομοιότητας
• Αναζήτηση φασματικής υπογραφής και θερμικής ένδειξης για αποστολές έρευνας και διάσωσης
• Προσομοίωση δυναμικών βλάστησης και υπολογισμός βιομάζας μέσω λογισμικού ανοιχτού κώδικα GIS.
Ευχαριστίες
Όλο το αεροσκάφος κατασκευάστηκε εξολοκλήρου από υλικά και προμηθευτές από την Ελληνική αγορά.
Στο σημείο αυτό θέλω να ευχαριστήσω δημόσια:
Τον καθ. Νίκο Μάργαρη που στήριξε και στηρίζει επιστημονικά την ιδέα αυτή.
Τον Απόστολο Γαδετσάκη της Greek Wings για τις υπέροχες κατασκευές του και γνώσεις του στις πτητικές μηχανές.
Τον Μανώλη Νικολουδάκη της NEMHOBBY για την χορηγία εξοπλισμού Τ/Κ.
Την οικογένεια μου που στηρίζει ψυχικά & οικονομικά τη διατριβή
Τους δασολόγους & δασοπόνους συναδέλφους μου για το διεπιστημονικό δέσιμο των τεχνολογιών και την άνευ όρων βοήθεια.
Στεφανάκης Δημήτρης
