Uzayın Kenarında Özerk Uçuş Yeni Sınırı
Yüksek çözünürlük ve stratospheric uçuş araçları, her iki aerodinamik kontrol sağlayan bir ortamda çalışır ve bu araçlar için zengindir. 18 km ve 50 km arasında, bu uçaklar, balonlar ve hava gemileri, aşırı soğuk, yoğun ultraviyole radyasyon, düşük atmosferik bir basınç ve daha uzun süren bir hava dalgaların 20 km'den fazla uzağında ortaya çıkan bu uzaydaki modern gelişmelerin ötesinde, modern sistemlerde kullanılan modern sistemlerle ilgili olarak ortaya çıkan modern sistemler, modern sistemler, her şeyi ele geçirmelidir.
Stratospheric Autopilot Cap yükümlülükleri
En erken yüksek çözünürlük otomatik pilotlar, geleneksel uçaklar için tasarlanmış sistemlerin temel bir değişim olduğunu varsayıyordu.Süresel olmayan kaynaklardan gelen sensör füzyonu, atmosferik bir modele ve kendilerini kontrol eden bir uçuş yollarını, sınırlı sayıda rüzgar desenlerine cevap verme yeteneğiyle yeniden yapılandırıyor. Bugünün sistemleri, tahmin edilebilir kontroldeki geçişleri, bu alanda en önemli gelişmeyi entegre ediyor.
Yeniden tahmin edilebilir Kontrol Mimarisi
Reaktif otopilotlar meydana geldikten sonra sapmalara yanıt verir. Bir gust, uçaklarını elbette itiyor ve sistem doğru bir giriş uygular. Bu yaklaşım, rüzgar alanlarının kısa ömürlü ve kontrol yüzeylerinin etkili olduğu daha düşük atmosferde çalışır.Süresel grad rahatsızlıklar, hava yoğunluklarının sadece birkaçı, yani kontrol yüzeylerinin çok daha az yetkiye sahip olması ve yanıt süreleri daha yavaştır.
Red dışıt State Estimation için sensör
Doğru devlet tahminleri herhangi bir otomatik pilotun temelidir. stratosphere, meydan okuma, GPS alıcılarından gelen tek sensör güvenilir değildir, mikro-elektif sensörlerin, yıldız pistlerinin, magnetometrelerin ve ikiyüzlü ölçüm ünitesinin zaman içinde sabit olmayan bir şekilde kesintiye uğraması gerekir.Inerferik otopilotlar her zaman veriyi GPS alıcılarından, mikro-elektromekanik ineratif sensörlerden daha doğru bir şekilde üretmesi gereken doğru bir yaklaşımdır.
Yapay Zeka ve Adaptif Kontrol Algoritmaları
Yapay zekanın stratospheric otopilotlarına entegrasyonu, insan pilotlarının bilgisayarlarla değiştirilmesiyle ilgili değildir.İnsan öğrenme tekniklerinin, özellikle de öğrenme ve bilgisayar ağ tabanlı bir algoritmanın tahmin edilememesi için aracın hızlı bir şekilde kontrol problemini gerçekleştirmesine olanak sağlar.
Rüzgar Alanı için Öğrenmek
Stratospheric rüzgarlar, yüksek çözünürlükte dramatik bir şekilde değişir ve sezon. 12 km'deki jet akışı bir problemdir, ancak stratospheric rüzgarları 18 km ile 25 km arasındaki farklı desenleri takip eder, çünkü yerel rüzgar yapısını değiştirir. Zamanla, sistem rüzgarın yukarı doğru yukarı doğru doğru bir şekilde doğruya doğru doğru ilerlerken rüzgar alanına doğru ilerler.
Neural Network Adaptive Control for Vehicle Dynamics
Yüksek çözünürlükte bir uçaktaki kontrol yüzeyleri, aerodinamik katların Mach numarasıyla sürekli değiştiği bir rejimde çalışır, Reynolds numarası ve saldırı açısı. Geleneksel kazanç kontrolleri, komuta edilen ve gerçek hız arasındaki hatayı en aza indirmek için geniş bir rüzgar tünel testi ve uçuş kalibrasyon gerektirir.Eğer kontrol yüzeyi tam zarfı kapsadığı takdirde, araç online olarak kullanılan uzaktan kumandanların alt yapısı, yükleyici bir şekilde yeniden yapılandırılması gereken hataların yüksek çözünürlükte tutulması gerekir.
Stratosphere için Gelişmiş Navigasyon Sistemleri
Stratopheric yüksekliklerinde navigasyon eşsiz zorluklar sunar. GPS sinyalleri kullanılabilir ancak özellikle de sinyalin düşük bir yüksekliğe kadar tüm atmosferden geçilmesi gereken 25 km üzerinde çalışan araçlar için zayıf olabilir.Inertial navigasyon sistemleri zamanla sürüklenir ve sürüklenme oranı, uzun süre boyunca uzun süre boyunca uzun süre boyunca kalıcı bir şekilde beklenen görevler için ihtiyaçtır.
Celestial Navigation ve Star Takip
Star trackers, bir iç kataloga karşı gözlemlenen yıldız modelini karşılaştırır ve sistem, herhangi bir dış referans olmadan arksantrik hassaslığı hesaplamaktadır. Bazı sistemler artık gece gökyüzündeki geniş bantlı filtrelerle çalışır ve pencereli pencereli diskolar ile birlikte gözlemlenen yıldız ekranını birleştirir.
Düşük-Altitude Transitions için Terrain-Referenced Navigation
Birçok stratospheric aracı, başlangıçta ve kurtarma sırasında troposphere üzerinden geçiş yapmalıdır. Bu aşamalarda, GPS'i kullanarak radar el zamanlı veya kapaklı navigasyon sistemleri kullanılarak yapılan arazi artışları, sabit olmayan bir dijital yüksek çözünürlük modeline karşı ölçülmüş arazi yükseltilebilir.Bu pasif yaklaşım, birçok yüksek çözünürlükte bir şekilde yapılan kurtarma operasyonları için değerli.
Uzun Süreli Misyonlar için Güç Yönetimi ve Termal Kontrol
Autopilot donanımı, hava sıcaklığının altında düşmesi gereken bir ortamda hayatta kalmalı ve işlev etmelidir -70 °C ve güneş radyasyonu gece boyunca uçacak 1000 W /m2'yi aşabilir. Aracı kontrol eden avanonikler güç tüketimi agresif bir şekilde yönetmek zorundadır, çünkü otopilot tarafından tüketilen her bir watt, para yüküne veya tahrik sistemine mevcut değildir.For solar-güçlü stratospheric araçları için, güç bütçeleri sıkıdır ve otonom güç yönetimi önemlidir.
Özerk Güç Yönetimi
Modern stratospheric otopilotlar, görev aşamasına dayanan sistem geçişlerinin, düşük güç durumuna göre düşük maliyetli bir şekilde geçişlerin ve güneş paneli çıkışının azaltılması ve daha basit kontrol yasalarıyla çalışabilmesi için birçok güç kuralı uygularlar. Bazı sistemler, uçuş ve temel iletişimin devam etmesi için gerekli işlevlerin yalnızca temel işlevlerin düşük güç durumuna geçişleri gerektiği gibi, bu zamanlayıcı olmayan denetim dışı denetim yasalarının kesintiye uğraması gerekir.
Tahmin edici Scheduling aracılığıyla ısı yönetimi
Pasif bir araç ısı geçişinin minimum düzeyde ısıtılması, ısı pompasının kullanılması ve kilo alması için hava tahminleri ve görev planlama verilerinin ısıtılması ve ısı geçişinin minimum düzeyde olduğu stratospheres.Aktif ısı geçişinin ince hava transferinin kullanımı için minimum düzeydeki ısı kontrol sistemleri, hızlı bir şekilde ısı pompasının kullanılması ve ısı pompasının kullanılması durumunda, yüksek zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zamanlarını artırmayı planlamaktadır.
Stratosphere'daki iletişim ve Bağivite
Stratospheric otopilotlar uzun mesafelerin meydan okumalarına rağmen, atmosferik bir değerlendirme ve 20 km'deki araçların eğriliği, yaklaşık 500 km ufkuna kadar iletişim kurabilir, bu da uydularla kıyasla çok sınırlı.
Özerk Link Handover ve Band Wide Management
Bir stratospheric aracı bir zemin istasyonunun ötesine geçer ve başka bir yere, kumanda ve kontrol verileri arasında mevcut bant genişliğinin tahsis edilmesini ve veri yüklemesini sağlamak için araç gerekir.Bu, başlatıcı veya kurtarma sırasında birden fazla istasyona eşzamanlı olarak ulaşımı gerektirir, kontrol verileri ve yük taşımacılığının azaltılması için veri aktarımını sağlar.
Gecikme-Tolerant Networking for Deep Autonomy
Birden fazla iletişim bağlantısına rağmen, mevcut zemin istasyonlarının ötesinde bir süre olacak.Bu, kutup uçuşlarında uydu kapsamının yeniden inşa edildiği ve bağlantının geri döndüğü zaman, radyo yayılımını bozan veya araç mevcut zemin istasyonlarının ötesinde çalışır. Gecikme-tolerant ağ protokolleri, mevcut koşulların komutasına ve telemetriye izin verir.
Uygulamaları Araba Autopilot Innovation
Straospheric otopilotlar için geliştirilmekte olan yetenekler akademik egzersiz değildir. Bunlar, genişletilmiş süreler için güvenilir bir şekilde çalıştırabilecek araçlara ihtiyaç duyan bilimsel, ticari ve savunma gereksinimleri tarafından yönlendirilmektedir.
Bilimsel Araştırma ve Çevre İzleme
Yüksek performanslı platformlar atmosfer bilimi, iklim araştırmaları ve dünya gözlemleri için bir vantage noktası sağlar. Uyduları ve zemin tabanlı aletleri tamamlamak için. Teknik platformlar için Autopilotlar, özellikle de Airbus Zephyr'ın birkaç yüz metre içinde pozisyonlarını belirli bir şekilde uygulamalıdır.Bu araçlar, yüksek çözünürlükte çalışan uçuş görevlerini üstlenen ekipli uçaklarının örneklerini ve AeroVironment Global Observer ve Airbus Zephyr'in uygun rotalarını daha fazla yönetebilmesini gerektirir.
Telekomünikasyon ve Bağivite
Stratospheric araçları, karasal altyapıyı yoksun alanlara yönelik hücresel ve genişleyen alanlara hizmet edebilecek yüksek çözünürlük platformu istasyonları olarak geliştirilmektedir.Loon (şimdi Aalyria) ve HAPSMobile'in bir parçası, aksi takdirde taşımak için otomatik pilotun, en az sürüklenen rüzgar katmanı bulmasını gerektirdiğini göstermiştir.
Savunma ve Güvenlik Uygulamaları
Kalıcı gözetim, iletişim röpektleri ve istihbarat toplantıları konusunda stratospheric platformlarına yönelik askeri ilgi, GPS'in sıkıştırma ve iletişim bağlantılarının kesintiye uğratılabileceği rekabet eden otomatik pilotlar talep ediyor.Sürücük sistemler ve arazi-referans sistemleri kullanarak geziler, iletişim olmadan özerk bir şekilde faaliyet gösterme ve uçuştaki görev parametrelerini değiştirmeye adapte olma yetenekleri, savunma ile ilgili stratospheric araçlar için geliştirilebilir. DARPA Vulture ve daha sonraki yüksek dayanıklılık UAVenced sistemleri kullanarak, araştırmaların çoğunu iletişim halinden bağımsız olarak kontrole ve hatalı sistemlere adapte edilebilir sistemlere adapte edilebilir hale getirme yeteneğidir.
Stratospheric Autopilot Development'daki meydan okumalar
Yapılan ilerlemeye rağmen, önemli zorluklar kalır. stratosphere uçacak zor bir yer ve otomatik pilot sistemler her iki donanım ve yazılım sınırlarını test eden koşullarla karşı karşıya olmalıdır.
Avioniks üzerine Radyasyon Etkileri
Mikroelektroniklerdeki tek kaynaklı çatlaklar, bellek yolsuzluğuna veya yanlış kontrol noktalarına neden olabilir, ancak performansta pahalı ve sıklıkla boş ticari parçalardan daha düşük bir şekilde geri alınabilir.Tek stratejiler, mikro elektronik parçalardaki üç ücretli oylama mimarisini kullanarak, yazılım çeşitliliğine dayanan ve doğru hataları tespit etmek için kullanılabilir.Diğerleri radyasyon-tolerant alan-programları kullanarak, performans bölümlerinde yeniden programlanabilir kapı dizileri kullanır.
Buz Accretion ve Control Surface Etkiliness
Kontrol yüzeyleri ve tahrik sistemleri üzerindeki buz oluşumu tüm yüksekliklerde bir tehlikedir, ancak sıcaklık dağılımının yaz aylarında bile iyi bir şekilde dondurulması gerektiği konusunda özellikle sorunsaldır.Bu sistemler, küçük bir buz miktarındaki pilotun bile bir kontrol yüzeyinin aerodinamik özelliklerini önemli ölçüde değiştiremeyeceği anlamına gelir. Bazı otopilotlar şimdi de kontrol yüzey yanıt ve ısı sistemleri analiz eden buz algılama algoritmalarının veya uçuş profillerini en aza indirmek için hızlı bir şekilde hareket etmesi gerekir.
Özerk Sistemlerin Geçerliliği ve Sertifikaları
Kaplıca alanlarda çalışan araçlar için, otopilot sıkı güvenlik standartlarını karşılamalıdır. Geçerlilik ve serbest bırakma yazılımının süreci hala gelişmekte olan bir alandır. Tüm olası devletlerin egzoz testlerine güvenen bu boşluk, stratosferik platformların ticari dağıtımını kullanan sistemler için pratik değildir.
Stratospheric Autopilot Teknolojisinde Gelecek Yol
Bir sonraki stratospheric otopilotlar muhtemelen araştırma aşamasında olan birkaç gelişmekte olan teknolojiyi içerecektir. Bu ilerlemeler görev dayanıklılıklarını daha da genişletmek, güvenliği geliştirmek ve mevcut sistemlerle mümkün olmayan yeni uygulamaları sağlamak için söz verir.
Dağıtılmış Autopilot Architectures
Mevcut otomatik pilotlar merkezileştirilmiştir, tek bir uçuş bilgisayarı veya sıkı bir çiftleştirilmiş bilgisayarları terk eden bilgisayarları. Yüksek hacimli bir ağ tarafından bağlantılı çoklu işleme düğümleri kullanan mimariler hata toleransını artırabilir ve kritik kontrol kapasitesinin korunması için araçtan yoksun tutmanıza izin verebilir.Bu yaklaşım, şehir hava hareketliliği araçları için geliştiriliyor, ancak stratosphere'nun eşsiz zorluklarına adapte edilebilir.
In-Flight Learning and Model Adaptation
Uçuş sırasında sabit kalan sinir ağları kullanmak yerine, gelecekteki otopilotlar, öğrenme sürecinin kendisi istikrarlı olduğundan ve güvensiz davranışlarda bulunmalarına izin verebilir.Bu, aracın kendi yapısında değişikliklere uyum sağlamasına izin verir, örneğin bir kontrol yüzeyinin bozulması gibi, bu özel başarısızlık modlarının önceden gerekli bilgisi olmadan.
Swarms ve Constellations için Kooperatif Autonomy
Birçok önerilen stratejist uygulama, bir yığın veya takımyıldız olarak birlikte çalışan birden çok araç içerir. yüzlerce kilometreden ayrılmış ve farklı rüzgar alanlarında faaliyet gösteren yüzlerce araç, diğerleriyle iletişim kurmak ve işbirliği içinde uçuş planlarını ayarlamak için gereken geometrik formları koordine eder.
Sonuç: Atmosphere'un Edge'de Autonomy
Otomatik pilot teknolojideki yenilikler, daha önce insan dayanıklılık ile sınırlı olan uydular veya mürettebatlı uçaklar alanını kısıtlayan kalıcı, özerk güç ve termal yönetime açıyor ve gecikmeli iletişim, aylarca bir araç tutabilen sistemlere sahip, 18 km'den fazla sayıdaki bu ilerlemeler, kötü anlaşılmış olan atmosfer bölgelerinden gelen verileri toplamakta olan bilimsel misyonların birleşimidir.
Yol ileriye dönük olarak, radyasyon-tolerant hesaplama, buz algılama ve mitigation'in geri kalanını ve özerk sistemlerin sertifikasyonunu içerir.Bu zorluklar ele alındığında, stratosphere, düşük atmosferle uçuş olarak rutin bir işletim ortamı haline gelecektir.