342-0661/01 – Unmanned Aviation Systems (LBS)

Gurantor departmentInstitute of TransportCredits5
Subject guarantordoc. Ing. Vladimír Smrž, Ph.D.Subject version guarantordoc. Ing. Vladimír Smrž, Ph.D.
Study levelundergraduate or graduateRequirementChoice-compulsory
Year1Semesterwinter
Study languageCzech
Year of introduction2014/2015Year of cancellation
Intended for the facultiesFSIntended for study typesFollow-up Master
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
MAR0102 doc. Ing. František Martinec, CSc.
SVO0061 Ing. Martin Svoboda
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit and Examination 2+2

Subject aims expressed by acquired skills and competences

The course focuses on the acquisition of basic knowledge in the field of UAVs.

Teaching methods

Lectures
Tutorials
Experimental work in labs
Project work
Terrain work

Summary

1st Motivational first lecture . Examples of advanced unmanned systems control algorithms and the use of sensory systems. History of unmanned aerial vehicles and systems. 2nd specifics of UAVs in terms of materials and construction. Construction of the airframe and wings. Problems strength and flexibility. 3 Drive units for UAVs . Reciprocating engines , small combustion turbines . Small jet engines. Electric drive unit. Selection of a suitable drive unit for a specific UAS . 4th Electronic Systems UAS - SMART MEMS inertial sensors and unmanned aircraft - sensed variables , MEMS , smart sensors, data processing and data fusion. User's view of GPS , INS and aerometric system . Redundancy and security. 5.Basic control loops for each UAV autopilot modes . Control of take-off, adjustment dynamics, track guidance , site selection and retention of a point above the target / off-target tracking ground moving target . Approach to landing , landing . 6th Advanced algorithms for control systems - optimal and robust control systems . 7th Telemetry for UAVs - communication interfaces , protocols , security, antenna. 8th Flight planning - searching for the optimal trajectory , the no-fly zone , optimization criteria - consumption goals . 9th systems for automatic collision avoidance between aircraft - cooperative and non-cooperative methods . 10th Steering Group coordinated tasks UAVs - formation , monitoring. 11th User (auxiliary) device - stabilized base , optical systems , localizers, sights and range finders, image processing. 12th Legal aspects of operating UAVs in the Czech Republic in Europe. 13th Possibilities of unmanned systems

Compulsory literature:

[1] Musial M.: System Architecture of Small Autonomous Java (Paperback), VDM Verlag Dr. Mueller e.K. 2008 [2] Hasik J.: Arms and Innovation: Entrepreneurship and Alliances in the Twenty-First-Century Defense Industry, The university of Chicago Press, 2008 [3] Nolan M. S.: Fundamentals of Air Traffic Control,Thompson Brooks/Cole, 2004

Recommended literature:

What is MEMS Technology: https://www.mems-exchange.org/MEMS/what-is.html

Way of continuous check of knowledge in the course of semester

E-learning

Další požadavky na studenta

Další požadavky na studenta

Prerequisities

Subject has no prerequisities.

Co-requisities

Subject has no co-requisities.

Subject syllabus:

Osnova přednášek: 1. Motivační přednáška. Ukázky pokročilých bezpilotních systémů algoritmů řízení a použití senzorických systémů. Historie bezpilotních prostředků a systémů. 2. Specifika bezpilotních prostředků z hlediska materiálů a konstrukce. Stavba draku a křídla. Problémy pevnosti a pružnosti. 3. Pohonné jednotky pro bezpilotní prostředky. Pístové motory, Malé spalovací turbiny. Malé proudové motory. Elektrické pohonné jednotky. Výběr vhodné pohonní jednotky pro konkrétní UAS. 4. Elektronické systémy pro UAS - MEMS a SMART inerciální senzory pro bezpilotní letouny - snímané veličiny, MEMS, SMART senzory, zpracování a fúze dat. Uživatelský pohled na GPS, INS a aerometrický systém. Redundance a zabezpečení systému. 5. Základní řídicí smyčky pro jednotlivé módy autopilota bezpilotního letounu. Řízení vzletu, úprava dynamiky, vedení po trati, výběr místa a udržení místa nad cílem/mimo cíl, sledování pozemního pohyblivého cíle. Přiblížení na přistání, přistání. 6. Pokročilé algoritmy pro návrh řídicích systémů - optimální a robustní řídicí systémy. 7. Specifika telemetrie pro bezpilotní letouny - komunikační rozhraní, protokoly, zabezpečení, antény. 8. Plánování letu – vyhledávání optimální trajektorie, bezletové zóny, optimalizační kritéria - spotřeba, plnění cílů. 9. Systémy pro automatické řešení kolizí mezi letouny - kooperativní a nekooperativní metody. 10. Řízení koordinovaných úloh skupiny bezpilotních prostředků - formace, monitoring. 11. Uživatelská (přídavná) zařízení – stabilizované základny, optické systémy, lokalizátory, zaměřovače a dálkoměry, zpracování obrazové informace. 12. Právní aspekty provozování bezpilotních prostředků v ČR v Evropě. 13. Možnosti využití bezpilotních systémů Osnova cvičení: 1. Přehled různých typů bezpilotních letounů. 2. Diskuse v oblasti výběru vhodné pohonné jednotky pro bezpilotní prostředek. 3. Návrh základních řídicích smyček autopilota. 4. Výběr semestrálních úloh. 5. Práce v týmech na semestrálních úlohách. 6. Prezentace výsledků semestrálních úloh, diskuse, hodnocení, zápočet.

Conditions for subject completion

Full-time form (validity from: 2014/2015 Winter semester)
Task nameType of taskMax. number of points
(act. for subtasks)
Min. number of points
Exercises evaluation and Examination Credit and Examination 100 (100) 51
        Exercises evaluation Credit 35  18
        Examination Examination 65  16
Mandatory attendence parzicipation:

Show history

Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeField of studySpec.FormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2017/2018 (N2301) Mechanical Engineering (2301T003) Transport Equipment and Technology (40) Air Transport P Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan
2016/2017 (N2301) Mechanical Engineering (2301T003) Transport Equipment and Technology (40) Air Transport P Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan
2015/2016 (N2301) Mechanical Engineering (2301T003) Transport Equipment and Technology (40) Air Transport P Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan
2014/2015 (N2301) Mechanical Engineering (2301T003) Transport Equipment and Technology (40) Air Transport P Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner