Використання мобільного зв'язку для віддаленого керування дроном

Abstract

Мета статті – розробка системи віддаленої комунікації між наземною станцією та дроном, що інтегрований із мікрокомп’ютером, із використанням мобільного інтернету та SMS-повідомлень. Експерименти проводились на FPV-дроні, польотний контролер якого фізично інтегрований із мікрокомп’ютером Raspberry Pi 5 через протокол UART. У якості джерела мобільного зв’язку використано мобільний USB-модем ZTE MF79U та SIM-карту одного із українських операторів. Орендовано та налаштовано віртуальний виділений сервер із ОС Ubuntu. Налаштовано MAVlink-комунікацію між дроном та наземною станцією із використанням сервера-посередника та програмного забезпечення MAVLink Router. Налаштовано допоміжні systemd-служби та розроблено bash-скрипти на сервері та мікрокомп’ютері дрона для ініціації з’єднання при увімкненні та відновлення у випадку його втрати. У якості програмного забезпечення наземної станції для планування місій використано додаток QGroundControl. Мобільний модем налаштовано для можливості використання у якості серійного порта, що підтримує AT-команди. Розроблено скрипти на мові Python для моніторингу отриманих SMS-повідомлень та автовідповідача. Реалізовано комунікацію дрона із наземною станцією через мобільний інтернет, розроблено скрипти для комунікації з використанням SMS-повідомлень. За результатами дослідження розроблено інструменти, при комбінації яких можна знизити вірогідність втрати комунікації між дроном і наземною станцією. Результати можуть бути використані при реалізації системи віддаленої комунікації між наземною станцією та дроном, і при плануванні автономних польотних місій.

Developing a system of remote communication via mobile internet and SMS messages between a ground control station and a drone integrated with a microcomputer. Experiments were conducted on an FPV-drone with a flight controller that is physically integrated with a Raspberry Pi 5 microcomputer via UART protocol. As a mobile network source a mobile USB-dongle with a Ukrainian SIM-card was used. An Ubuntu virtual private server was rented and set up. MAVLink communication between the drone and a ground control station was set up using MAVLink Router application and a middleware server. Helper systemd services and bash scripts were set up on the server and the drone microcomputer to initiate a connection on system start and in case of failure. As a ground control system QGroundControl was used. Mobile USB-dongle was set up to support serial ports which accept AT commands. Python scripts to monitor and send SMS messages were developed. Implemented communication between a drone and a ground control station via mobile network. According to the results of the research, developed instruments with combination of which the risk of communication loss between a drone and a ground control station can be reduced. The results can be used to implement a remote communication system between a drone and a ground control station and to plan autonomous flight missions.