โซลูชันการควบคุมทัศนคติของ UAV และกรณีความสำเร็จ

ในฐานะศูนย์ประสานงานหลักของระบบอัจฉริยะในระดับความสูงต่ำ การควบคุมท่าทางการบินของ UAV ถือเป็นเทคโนโลยีสำคัญในการรับประกันการบินที่เสถียรและการปฏิบัติงานที่แม่นยำ อุตสาหกรรม UAV พลเรือนของจีนครองส่วนแบ่งตลาดโลกถึง 70% โดยความสามารถในการควบคุมท่าทางการบินจะกำหนดประสิทธิภาพการปฏิบัติภารกิจภายใต้สภาพการทำงานที่ซับซ้อนโดยตรง ระบบนี้สร้างขึ้นบนพื้นฐานการผสานข้อมูลจากเซนเซอร์หลายตัว (Multi-sensor fusion) โดยรวมข้อมูลดิบจาก IMU, GNSS, LiDAR และเซนเซอร์อื่น ๆ เข้าด้วยกัน พร้อมทั้งใช้อัลกอริทึม Kalman filter สำหรับการชดเชยค่าความคลาดเคลื่อนแบบเรียลไทม์ อุตสาหกรรมกำลังเร่งการทดแทนด้วยเทคโนโลยีภายในประเทศเพื่อบรรลุความเป็นอิสระอย่างเต็มรูปแบบทั้งในส่วนฮาร์ดแวร์และอัลกอริทึม และลดการพึ่งพาชิ้นส่วนนำเข้า ด้วยแรงขับเคลื่อนจากการเติบโตอย่างรวดเร็วของเศรษฐกิจการบินระดับความสูงต่ำ (Low-altitude economy) เทคโนโลยีการควบคุมท่าทางการบินที่ชาญฉลาดและทำงานร่วมกันจะรองรับกรณีการใช้งานที่หลากหลายยิ่งขึ้น เช่น การขนส่งโลจิสติกส์และการกู้ภัยพิบัติ ซึ่งช่วยผลักดันให้อุตสาหกรรม UAV ภายในประเทศก้าวจากความได้เปรียบด้านขนาดการผลิตสู่ความเป็นผู้นำทางเทคโนโลยี

การเบี่ยงเบนของท่าทางการบินในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง: ภายใต้ลมกระโชก ความปั่นป่วนของอากาศ และการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ระดับสูง IMU แบบดั้งเดิมจะเกิดการเบี่ยงเบนของค่าไบแอส (Bias drift) อย่างรุนแรง ส่งผลให้เกิดการสั่นไหว การเบี่ยงเบนของมุมหัน (Yaw) และอาจนำไปสู่อันตรายในการบิน

สถานการณ์ที่ไม่มีสัญญาณ GNSS: สัญญาณ GPS ถูกบดบังในบริเวณหุบผาเงาเมือง (Urban canyons) ป่าเขา และพื้นที่ในร่ม ทำให้ตัวควบคุมการบินเพียงอย่างเดียวไม่สามารถรักษาท่าทางการบินและตำแหน่งที่เชื่อถือได้

การรบกวนจากน้ำหนักบรรทุก (Payload): การติดตั้งกิมบอล สินค้า หรืออุปกรณ์สำรวจส่งผลให้จุดศูนย์ถ่วงเปลี่ยนไปและก่อให้เกิดการสั่นสะเทือน ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการแกว่งของท่าทางการบิน และลดทอนคุณภาพของการถ่ายภาพและการเก็บข้อมูล

ต้นทุนสูงและความเสี่ยงด้านห่วงโซ่อุปทานของเซนเซอร์นำเข้า: IMU ระดับพรีเมียมจากต่างประเทศมีราคาสูงและมีระยะเวลาในการจัดส่ง (Lead-time) นาน ซึ่งจำกัดการผลิตเชิงพาณิชย์จำนวนมากของแพลตฟอร์ม UAV ภายในประเทศ

อุปสรรคสูงในการพัฒนาการผสานรวมเซนเซอร์หลายตัว: การรวมเซนเซอร์ IMU, GNSS, LiDAR และเซนเซอร์ตรวจจับภาพเข้าด้วยกันจำเป็นต้องมีการปรับแต่งอัลกอริทึมอย่างละเอียด ส่งผลให้วงจรการพัฒนาของผู้ใช้ปลายทางยาวนานขึ้น

MEMS IMU ซีรีส์ SI-MIMU ที่พัฒนาโดย STABLE INERTIAL SYSTEMS LTD. ได้รับการออกแบบมาสำหรับ UAV แบบหลายใบพัด (Multi-rotor), UAV ปีกติดลำตัวแบบขึ้น-ลงแนวดิ่ง (VTOL fixed-wing), UAV สำหรับงานตรวจสอบ และ UAV สำหรับงานโลจิสติกส์ โดยทำหน้าที่เป็นแกนหลักในการรับรู้ของระบบควบคุมการบิน พร้อมทั้งส่งออกข้อมูลอัตราความเร็วเชิงมุม 3 แกน ความเร่ง และข้อมูลท่าทางการบิน Roll-Pitch-Yaw ความถี่สูง

• การตรวจวัดที่มีความแม่นยำสูงและการเบี่ยงเบนต่ำ: การปรับเทียบตลอดช่วงอุณหภูมิการทำงานพร้อมกับอัลกอริทึมชดเชยค่าความคลาดเคลื่อนที่เป็นเอกสิทธิ์เฉพาะช่วยระงับการเบี่ยงเบนของไจโร และรับประกันว่าข้อมูลท่าทางการบินจะมีความราบรื่นแม้ภายใต้ความปั่นป่วนของลมแรง
• ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ในสภาวะที่ไม่มีสัญญาณ GNSS: รักษาการอ้างอิงท่าทางการบินที่มีความแม่นยำสูงสำหรับการบินลอยตัวระยะสั้นและการบินกลับจุดเริ่มต้น (Return-to-home) เมื่อสัญญาณ GNSS ขาดหายไป
• การออกแบบเชิงกลที่ทนทานต่อแรงสั่นสะเทือน: ระบบลดแรงสั่นสะเทือนภายในแบบหลายระดับช่วยดูดซับแรงสั่นสะเทือนความถี่สูงจากมอเตอร์ ใบพัด และน้ำหนักบรรทุก ช่วยลดการสั่นไหวของท่าทางการบิน และเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายภาพของกิมบอล
• อินเทอร์เฟซมาตรฐานเพื่อการผสานรวมกับตัวควบคุมการบินได้อย่างง่ายดาย: อินเทอร์เฟซ RS422 / RS232 ส่งข้อมูลการวัดดิบของ IMU และมุมท่าทางการบินที่ประมวลผลแล้ว สามารถเข้ากันได้กับชุดซอฟต์แวร์ควบคุมการบินทั้งแบบโอเพนซอร์สและเชิงพาณิชย์กระแสหลัก พร้อมรองรับด้วย SDK และเครื่องมือกำหนดค่าเพื่อลดภาระงานด้านอัลกอริทึมของลูกค้า
• ขนาดเล็กกะทัดรัดและน้ำหนักเบา: ตัวเรือนโลหะขนาดกะทัดรัดตอบโจทย์ข้อจำกัดที่เข้มงวดด้านน้ำหนักและพื้นที่ติดตั้งของ UAV ขนาดเล็กและขนาดกลาง
• ห่วงโซ่อุปทานที่เป็นอิสระภายในประเทศ: ชิ้นส่วนและกระบวนการปรับเทียบที่ผลิตและดำเนินการภายในประเทศทั้งหมดช่วยรับประกันการส่งมอบที่เสถียรและขจัดความเสี่ยงด้านห่วงโซ่อุปทานจากต่างประเทศสำหรับการนำไปใช้งานในปริมาณมาก