AUVSI – Won the 5th place (of 48) in the AUVSI competition for developing an autonomous UAV system

צוות משותף של סטודנטים מהפקולטה להנדסה אווירונאוטית וחלל ומהמחלקה למדעי המחשב בהנחיית המרצה דרור ארצי פיתח מערכת מוטסת המבצעת תצפית (Reconnaissance), זיהוי מטרות, העברת תיקשורת והטלת מטענים למטרה וכל זאת בצורה אוטונומית לחלוטין. המערכת השתתפה בתחרות היוקרתית של ארגון AUVSI שהתקיימה בחודש יוני 2014 בשדה וובסטר שבארה"ב.

לפני כשנה הצטרפנו לתחרות המאורגנת ע"י ארגון AUVSI שבה נדרשנו לפתח, לייצר ולהטיס מערכת אווירית כוללת לתצפית וגילוי מטרות תוך פעילות אוטונומית לגמרי.

המערכת כללה כלי טייס בלתי מאוייש המונע בשני מנועים חשמליים בעל יכולת טיסה אוטונומית, המצוייד במצלמה מיוצבת לזיהוי מטרות קרקעיות, תוך איתור סוגן ומיקומן המדוייק של המטרות. כמו כן כלל המטוס מחשב מוטס שביצע את עיבוד התמונה, מערכת תיקשורת לשליטה, בקרה והעברת תמונות.  בנוסף כלל המטוס מטען נישא עם יכולת שיחרור לפגיעה מדוייקת למטרת קרקע. החלק הקרקעי של המערכת כלל תחנת שליטה למעקב אחרי הטיסה האוטונומית ואיסוף תמונות המטרה ועיבודן וכן מערכת תיקשורת לפיקוד, בקרה והעברת תמונות המטרה. כלומר, מערכת כוללת המדמה מערכת מיבצעית אמיתית.

כדי לעמוד בלו"ז הכל כך קצר ואתגרי שהציבו תנאי התחרות נקטנו בגישת פיתוח שהתבססה על פיתוח מהיר ביותר של תצורה אוירודינאמית של כלי הטייס, ביצוע Initial sizing  "זריז" ובנייה מהירה של מטוס מדגים ע"י הסטודנטים בסדנה של הפקולטה לאווירונאוטיקה, מטוס איתו צברנו שעות טיסה רבות ובעזרתו פותחו ואומתו כל מרכיבי המערכת (צילום, מיחשוב, תיקשורת וכו') כל זאת במקביל לתכן ההנדסי, לאנאליזות ולפיתוח האלגוריתם לעיבוד התמונות.

לאחר הקפאת התצורה של כלי הטייס ייצרנו שני מטוסים זהים שגופם עשוי מחומרים מרוכבים (גרפיט/אפוקסי) ומשטחי העילוי (כנפיים וזנבות) מעץ תעופתי. במטוסים הותקנו כל המערכות ובוצעה אינטגרציה ובדיקה לשילובן ותיפקודן התקין. בנוסף בוצעו ניסויי קרקע (ובכלל זה ניסוי העמסה סטאטית לכנפיים) לשני המטוסים.

המערכת כולה נארזה ונשלחה לארה"ב שם פגשנו אותה שוב, הרכבנו אותה ומייד ביצענו איתה ניסויי טיסה ואינטגרציה יום לפני תחילת התחרות.

בשדה וובסטר התקבצו מיטב האוניברסיטאות מארה"ב ומשאר העולם, אוניברסיטאות שמשתתפות בתחרות ברציפות שנים רבות, כל אוניברסיטה עם המערכת שלה, כלי טייס בתצורות שונות. ואנחנו – צוות הטכניון – הגענו לשם לראשונה…

כל מערכת עברה לפני אישורה לטיסה בדיקות בטיחות מקיפות ובכלל זה בדיקת מבנה ואינטגרציית מערכות, בדיקת קשר ואי הפרעה ובדיקות EMI  – צוות הטכניון הגיע עם שני כלי טייס ועבר עם שניהם את הבדיקות "במכה ראשונה", מייד לאחר מכן הציגו הסטודנטים לחבר השופטים את מוכנות המערכת לטיסה FRR – Flight Readiness Review  כשהם סוקרים את כל תהליך הפיתוח והניסויים של המערכת ואת כל מנגנוני היתירות שנותנים ביסוס לאמינות ובטיחות המערכת.

המטוס ביצע טיסה אוטונומית לאורך נקודות ציון (Way Points), בהמשך נכנס לאזור חיפוש לצורך זיהוי מטרות ואפיונן (סוג, צבע, אוריינטאציה, דיקור מיקום),בהמשך ביצוע תצפית למטרה מחוץ לאזור החיפוש, זיהוי מטרת דמות , קבלת תשדורות מממסר קרקעי והעברתן לתחנת הפיקוד הקרקעית ולסיכום הטלת מטען מגובה 350 רגל למטרה – גם ההטלה בוצעה בצורה אוטונומית כשהמטוס מבצע יעף מעל המטרה, מודד נתונים (עוצמת רוח וכיוון) וביעף הבא כשהתקיימו תנאי השיגור המערכת שיחררה את המטען אוטומטית במרחק מזערי של 46 רגל מהמטרה.

אחרי 30 דקות של טיסה אוטונומית רציפה נחת המטוס בביטחה.

לסיכום – במהלך תשעת החודשים התנסנו בפיתוח מערכת כוללת, בייצור כלי טייס, בביצוע אנליזות וניסויים מורכבים, בתפעול  המערכת כולה תוך עבודת צוות מתואמת (CRM) , בביצוע "פריסה מבצעית" (בארה"ב) והבאנו את המערכת לשיא תפקודה בתחרות  וכל זה ב- 9 חודשים!