Дизайн и программирование БПЛА

К освоению программы допускаются лица, обучающиеся по специальностям и направлениям подготовки, отнесенным к ИТ-сфере:

• бакалавры не ранее 2 курса;
• специалисты не ранее 2 курса;
• магистры 1, 2 курса.

Программа регламентирует требования к профессиональной переподготовке в области разработки дизайна и разработки программного обеспечения.

Учебный процесс организуется с применением электронного обучения, дистанционных образовательных технологий, инновационных технологий и методик обучения, способных обеспечить получение слушателями знаний, умений и навыков в области «06 Связь и информационно-коммуникационные технологии»

Видеолекции в асинхронном дистанционном формате, практическая часть — синхронно с сопровождением преподавателей программы.

К образовательному процессу привлекаются высококвалифицированные специалисты ИТ-сферы и/или дополнительного профессионального образования в части, касающейся профессиональных компетенций в области создания алгоритмов и программ, пригодных для практического применения, с обязательным участием представителей профильных организаций-работодателей.

Срок освоения программы составляет 250 академических часов.

Учебный план программы

Модуль 1: Введение в летающую робототехнику

• Применение летающих робототехнических платформ
• Развитие отрасли автономных БПЛ в России
• Инерциальные навигационные системы. Ошибки инерциальных навигационных систем
• Спутниковые навигационные системы. Ошибки спутниковых навигационных систем

Модуль 2: Программирование роев

• Системы indoor навигации. Aruco маркеры, Optical flow
• Схемотехническое устройство платформы Клевер Гаскар. BLDC. Полетный контроллер. Радио. Питание. Микрокомпьютер. Светодиодная индикация
• Симулятор Gazebo. Настройка виртуальной машины. Настройка окружения симулятора
• Создание карты маркеров. Настройка launch файлов. Начала ROS. Простейшая автономная миссия
• Полетный контроллер и прошивка PX4. QGroundControl. Estimator, MAVROS
• Управляющий компьютер (Raspberry Pi, Manifold-DJI)
• Варианты подключения к управляющему компьютеру дрона, команды Linux
• Прошивка PX4. QGroundControl. Подсистемы PX4. LPE и EKF2. ROS-платформа Клевера. mavros
• Образ Клевера для Raspberry Pi.

Модуль 3: 3D-моделирование и симуляция полёта

• Базовые понятия мультиагентных систем. Основы 3D — моделирования
• Blender 3D: Знакомство с меню. Основные инструменты. Горячие клавиши. Создание простейших моделей
• Разработка модели полигона и внешнего окружения
• Наложение материалов (текстур) на объекты полигона. Загрузка и размещение трехмерных моделей дронов
• Размещение источников освещения. Размещение виртуальных камер, источников света
• Предварительные настройки. План создания анимации. Стартовые позиции. Скорость воспроизведения анимации
• Разработка анимации. Взлет. Построение квадрата. Работа с цветами светодиодной ленты
• Разработка анимации. Построение окружности. Вращения.
• Разработка анимации. Посадка
• Работа с ключевыми кадрами и длительностью анимации.
• Отображение траекторий движения дронов
• Рендер анимации
• Установка аддона. Экспорт анимации

Модуль 4: Запуск роя дронов на полигоне

• Подготовка оборудования и установка ПО для серверной и клиентской части
• Выгрузка настроек. Базовые правила безопасности в полетной зоне
• Выполнение итогового задания

ПК-2. Способность разрабатывать компоненты аппаратно-программных комплексов и баз данных, используя современные инструментальные средства и технологии программирования

Знать:

• аппаратные и программные архитектуры компьютерных систем, в том числе в области микроконтроллеров и микропроцессоров;
• язык программирования, используемый при разработке ПО для встраиваемых систем;
• принципы работы с базами данных;

Уметь:

• уметь разрабатывать специализированное ПО;
• работать с инструментами разработки, такими как Integrated Development Environment (IDE), Version Control System (VCS), Debugging Tools и др.

Иметь навыки:

• программирования микроконтроллеров и микропроцессоров, управляющих работой БПЛА.

ПК-3. Способность обосновывать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверке их корректности и эффективности

Знать:

• методы и технологии разработки и производства БПЛА и его компонентов;
• основы проектирования БПЛА и его компонентов, таких как системы управления, автопилоты, сенсоры и камеры и др.;
• методы математического моделирования и их применение в проектировании БПЛА;

Уметь:

• проводить эксперименты на различных типах БПЛА, оценивать результаты и корректировать проектные решения;

Иметь навыки:

• анализа результатов экспериментов и оценки их эффективности и корректности;

ПК-5. Способность сопрягать аппаратные и программные средства в составе информационных и автоматизированных систем

Знать:

• основные экономические, экологические, социальные, интеллектуально-правовые и другие основы на всех этапах жизненного цикла систем БПЛА;
• тенденции развития отрасли, включающие новые технологии и методы; применимость и эффективность решений в конкретной задаче; уровень затрат, временных ресурсов и используемых материалов на отдельные виды задач.

Уметь:

• расставлять приоритеты задач;
• планировать время на выполнение работ;
• выстраивать стратегию выполнения поставленных задач;

Иметь навыки:

• поиска, обоснования и выбора технических и программных средств решения задач в области беспилотной летающей робототехники.

ПК-7. Способность проверять техническое состояние вычислительного оборудования и осуществлять необходимые профилактические процедуры

Знать:

• алгоритмы и структуры данных;
• математический аппарат, применяемый при решении задач в области БПЛА

Уметь:

• производить настройку дрона с помощью программного обеспечения, в соответствии с заданной миссией;
• разрабатывать код, позволяющий дрону безопасно взлетать, перемещаться и приземляться в соответствии с заданной задачей в автономном режиме;

Иметь навыки:

• работы с консольным программным обеспечением и средствами автоматизации обработки данных;
• написания кода на языке программирования: Python;

ПК-252. Осуществляет эксплуатацию автоматизированных систем планирования и оперативного управления по эксплуатации пилотируемых и беспилотных воздушных судов

Знать:

• основные принципы эксплуатации беспилотного воздушного транспорта
• техническое обеспечение беспилотных летательных аппаратов

Уметь:

• моделировать и рассчитывать полёт одиночных аппаратов и групп летательных аппаратов

Иметь навыки:

• запуска и управления беспилотными летательными аппаратами

ПК-48. Использует 3D-моделирование

Знать:

• основные понятия 3D-моделирования, анимации и визуализации динамических трехмерных сцен.
• основные принципы построения компьютерной анимации

Уметь:

• строить модели движения одиночных объектов, а также групп объектов

Иметь навыки:

• трехмерного моделирования и визуализации полета роя дронов и их представления в виде компьютерной 3D-анимации;

ПК-13. Использует техники тест-дизайна при проектировании тест-кейсов

Знать:

• теорию и принципы тестирования.

Уметь:

• выявлять дефекты в ПО и устранять их по результатам тестирования

Иметь навыки:

• ручного тестирования и отладки ПО
• работы в симуляторах и эмуляторах робототехнических систем
• методического тестирования робототехнических систем в реальном мире
• разработки автоматических модульных и интеграционных тестов ПО
• использования средств непрерывной интеграции