5

1. V. OBSŁUGA, BUDOWA I DZIAŁANIE BSP
ZASADY WYKONYWANIA LOTÓW BSP
szkolenie dla operatorów BSP
VLOS < 5kg

2. Klasyfikacja BSP
2020-07-16 BUDOWA BSP 2
Ze względu na kategorię:
Multirotory (MR)
• bicopter (dwuwirnikowce)
• quadcopter
(czterowirnikowce)
• hexacopter
(sześciowirnikowce)
• octocopter (ośmiowirnikowce)
Samoloty (A)
• VTOL
• ze śmigłem pchającym
• ze śmigłem ciągnącym
Śmigłowce (H)
Aerostaty (As – balon, sterowiec)
Ze względu na wagę:
MTOM < 150 kg
• nano – o sile uderzeniowej poniżej 66 J;
• micro - MTOM < 5 kg
• mini - 5 kg < MTOM < 25 kg
• small – 25 kg < MTOM < 150 kg
150 kg < MTOM < 600 kg (taktyczne)
MTOM > 600 kg
• MALE – średniej wysokości krótkiego
zasięgu;
• HALE – dużej wysokości krótkiego
zasięgu
• STRIKE/COMBAT

3. Źródło: https://www.mall.pl/
Klasyfikacja BSP
2020-07-16 BUDOWA BSP 3
Źródło: https://www.123rf.com/
Źródło: https://3dinsider.com/
Źródło: https://megadron.pl/
Źródło: https://www.aliexpress.com/
Źródło: https://www.gov.pl/web/obrona-
narodowa/bsp-fly-eye

4. Siła nośna – Zasady dynamiki Newtona
• Składowa siły aerodynamicznej;
• Siła działająca na ciało poruszające się w powietrzu, prostopadła do kierunku
ruchu.
• Powstaje gdy śmigło poruszające się względem powietrza zmienia pęd
otaczającego śmigło powietrza w kierunku prostopadłym do tego ruchu.
• Śmigło działa na powietrze siłą określoną przez II zasadę dynamiki Newtona
• W reakcji powietrze działa na śmigło siłą o takiej samej wartości, ale przeciwnym
2020-07-16 BUDOWA BSP 4
zwrocie (III zasada dynamiki
Newtona).

5. Siła nośna – kąt natarcia
2020-07-16 BUDOWA BSP 5
Źródło: https://pl.wikipedia.org/
• Kąt pomiędzy kierunkiem strugi napływającego powietrza a cięciwą powierzchni
nośnej płata wirnika
• Ma kluczowy wpływ na powstawanie siły nośnej
• Im mniejszy kąt natarcia, tym większa musi być prędkość opływającej strugi
powietrza, by utrzymać taką samą wartość siły nośnej.
• Wzrost kąta natarcia powoduje wzrost siły nośnej, aż do osiągnięcia punktu
krytycznego. Następuje wtedy przeciągnięcie – gwałtowny spadek siły nośnej.
Wzór na siłę nośną:
𝑃𝑧 = 𝐶𝑧 𝑥 𝑥 𝑆 𝑥
𝑉2
2
gdzie:
Pz – siła nośna;
Cz – współczynnik siły nośnej zależny głównie
od kąta natarcia;
 - gęstość płynu (powietrza)
S – powierzchnia skrzydła
V – prędkość śmigła

6. Źródło: https://www.slideserve.com/lise/fale-elektromagnetyczne
Fale radiowe
• Fala elektromagnetyczna – zaburzenie pola elektromagnetycznego rozchodzące się w
ośrodku;
• Fala radiowa – fala elektromagnetyczna z zakresu częstotliwości 3kHz – 3THz;
2020-07-16 BUDOWA BSP 6
Im większa częstotliwość tym:
• mniejszy zasięg
• większa miniaturyzacja
Długość anteny zależy od
długości fali i powinna wynosić
/2 lub /4
 - długość fali
 = c/f [m], gdzie:
c- prędkość światła
f - częstotliwość

7. Zakłócenia propagacji fal radiowych
2020-07-16 BUDOWA BSP 7
Czynniki zewnętrzne wpływające na propagację fal:
- budynki;
- nadajniki telekomunikacyjne;
- linie wysokiego i średniego napięcia;
- zalesienie;
- inne urządzenia emitujące fale o zbliżonej częstotliwości;
- ciało człowieka również skutecznie tłumi falę ultrakrótką;
Im krótsza fala tym bardziej jest ona tłumiona przez otoczenie. Może to powodować utratę
łączności BSP z kontrolerem.
W terenie zabudowanym istnieje dużo źródeł fal elektromagnetycznych o zbliżonych
częstotliwościach (domowe sieci Wi-Fi, sieci komórkowe, nadajniki radiowo-telewizyjne),
które powodują częstą utratę łączności BSP – kontroler.
Jeżeli BSP posiada funkcję przełączania częstotliwości, należy starać się ustawić najmniej
zakłócaną częstotliwość.

8. GNSS – Global Navigation Satellite System
System nawigacji satelitarnej.
• Przykłady: GPS (USA), Galileo (Europa), Glonass
(Rosja), BeiDou (Chiny)
• Określa położenie obiektu na powierzchni ziemi na
podstawie pomiaru czasu sygnału wysyłanego przez
satelity rozmieszczone na orbicie okołoziemskiej.
• Orbity satelitów są tak obliczone, aby w każdym
miejscu Ziemi o każdej porze, minimum 4 urządzenia
były widziane przez odbiornik. Wymaga to minimum
24 satelitów.
• Antena GPS BSP nie powinna być zasłonięta innymi
urządzeniami, aby nie powodować utraty sygnału;
• nie należy startować bez GPS, gdyż w razie utraty
połączenia radiowego z kontrolerem, BSP nie będzie
w stanie wrócić na miejsce startu (funkcja RTH).
Wyjątek – loty w obiektach budowlanych;
2020-07-16 BUDOWA BSP 8
Do prawidłowego określenia położenia
potrzeba sygnału minimum 4 satelitów
(współrzędne geograficzne i wysokość).
Im więcej satelitów odbiornik GPS „widzi”
tym dokładniejsza lokalizacja
Źródło: https://technologiagps.org.pl/

9. Zasady działania BSP
Na BSP działają 4 siły.
Jeżeli się równoważą, obiekt
pozostaje w miejscu.
Jeżeli któraś z sił osiągnie
większy parametr – wtedy
BSP zacznie przemieszczać
się wzdłuż wektora tej siły
2020-07-16 BUDOWA BSP 9
Źródło: opracowanie własne

10. Zasady sterowania BSP
3 osie obrotu BSP:
• Yaw (odchylenie) – obrót
wokół własnej osi,
• Pitch (pochylenie) –
poruszanie się przód/tył
• Roll (przechylenie) –
poruszanie się lewo/prawo
2020-07-16 BUDOWA BSP 10
W idealnych warunkach BSP utrzymuje się w określonym punkcie dzięki
równoważeniu się sił działających na urządzenie. Jeżeli zmienimy wartość jednego
z elementów - wymusimy ruch BSP w określonym kierunku
Źródło: opracowanie własne

11. Zasady sterowania BSP
Yaw – odchylenie (obrót wokół własnej osi)
2020-07-16 BUDOWA BSP 11
Obrót w prawo
Silniki 1 i 3 (CW) zmniejszają prędkość,
silniki 2 i 4 (CCW) – przyśpieszają.
Dzięki sumarycznemu wyrównaniu
prędkości, BSP nie zmienia wysokości i
jednocześnie obraca się
Obrót w lewo
Silniki 2 i 4 (CCW) zmniejszają
prędkość, silniki 1 i 3 (CW) –
przyśpieszają
Źródło: opracowanie własne

12. Zasady sterowania BSP
Pitch (pochylenie) – ruch w przód/tył
2020-07-16 BUDOWA BSP 12
Ruch do przodu – przyśpieszają silniki 3 i 4.
Ruch do tyłu - przyśpieszają silniki 1 i 2.
Źródło: opracowanie własne
Źródło: opracowanie własne

13. Zasady sterowania BSP
Roll (przechylenie) – ruch na boki
2020-07-16 BUDOWA BSP 13
Ruch w prawo– przyśpieszają silniki 1 i 4.
Ruch w lewo- przyśpieszają silniki 2 i 3.
Przyśpieszenie pary silników powoduje
wychylenie się BSP w określonym
kierunku
Źródło: opracowanie własne
Źródło: opracowanie własne

14. Budowa BSP
2020-07-16 BUDOWA BSP 14
A,B – śmigła
C – silnik BLDC
D – uchwyt silnika
E – podwozie
F – ramię
G – korpus
H – ESC
I – kontroler lotu
J – moduł GPS
K – odbiornik
L – antena
M – bateria
N – monitor stanu
naładowania baterii
O - gimbal
P – silnik gimbala
Q – układ sterowania gimbala
R – kamera
S – czujniki
T – czujniki zbliżenioweŹródło: https://www.dronezon.com/

15. Kontroler lotu
2020-07-16 BUDOWA BSP 15
Źródło: https://www.dronezon.com/
• Najważniejszy układ – „mózg” BSP.
• Składa się z wielu współgrających podzespołów.
• Zbiera dane z czujników (IMU, GPS, czujniki wysokości, czujniki zbliżeniowe, barometr,
magnetometr, etc)
• Za pomocą skomplikowanych algorytmów zaszytych w jego oprogramowaniu, steruje
lotem urządzenia.
Niektóre funkcje zaawansowanych kontrolerów
lotu:
• sterowanie silnikami poprzez ESC;
• realizacja RTH;
• zapamiętywanie POI;
• realizacja funkcji podążania, rozpoznawania,
etc.
• ochrona przed awarią silników, etc.;

16. IMU – Inertial Measurement Unit
Bezwładnościowy układ pomiarowy – najważniejszy układ pomiarowy BSP.
Dostarcza procesorowi danych o położeniu urządzenia w przestrzeni. W
połączeniu z systemem GNSS pozwala utrzymać BSP na określonym kursie lub w
określonej pozycji.
Składa się z:
• żyroskopu – do pomiaru prędkości kątowej
• akcelerometru – do pomiaru prędkości liniowej
• czasem też magnetometru do pomiaru kierunku magnetycznej północy;
Jeżeli BSP zachowuje się dziwnie w locie (niestabilny, nierówny lot, brak
utrzymania pozycji, niespodziewane zmiany pozycji – przyczyną może być
uszkodzone IMU
Ważne
w razie konieczności układ należy skalibrować, inaczej można rozbić BSP
O koniczności kalibracji poinformuje nas aplikacja BSP
2020-07-16 BUDOWA BSP 16

17. Akumulator litowo-polimerowy (Li-Pol)
Zalety:
• elektrolit w postaci żelu lub stałej –
minimalizuje możliwość wycieku i można
dowolnie formować kształt ogniwa;
• duża wydajność prądowa;
• wysokie napięcie pojedynczej celi;
• brak efektu pamięci;
Źródło: https://cdn.forbot.pl/blog/wp-content/uploads/2012/01/li_pol_akumulator.jpg
2020-07-16 BUDOWA BSP 17
Ze względu na swoje cechy to podstawowe rozwiązanie do zasilania BSP.
Li-pol stosunkowo powoli traci swoją
pojemność. Jego utrata następuje:
Do 100 cykli <90%
100 – 300 cykli < 85%
300 – 500 cykli < 80 %
Powyżej 500 cykli < 75%
Wady:
podatność na uszkodzenia mechaniczne i
elektryczne;
wysoka cena;

18. Akumulator litowo-polimerowy (Li-Pol)
2020-07-16 BUDOWA BSP 18
Akumulator najefektywniej pracuje w zakresie U=3,7-3,4V. Poniżej
U=3,2V jego sprawność spada bardzo szybko, a dalsze używanie może
spowodować nieodwracalne uszkodzenie pakietu a nawet możliwość
zapłonu.
2
2.2
2.4
2.6
2.8
3
3.2
3.4
3.6
3.8
4
4.2
4.4
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Krzywa rozładowania
Optymalny zakres pracy pojedynczej celi

19. Akumulator litowo-polimerowy (Li-Pol)
Akumulator to zestaw połączonych ogniw (cel).
Tworzą tzw. pakiet. Łączone są:
2020-07-16 BUDOWA BSP 19
U1 U2 U3
U max = U1=U2=U3
Połączenie równoległe
(P – parallel)
Połączenie szeregowe
(S – serial)
U1 U2 U3
U max = U1+U2+U3
Oznaczenie na pakiecie np.: 2S1P – 2 ogniwa połączone szeregowo, oraz jedno
połączenie równoległe. U max = 2 x 4,2 = 8,4 V

20. Akumulator litowo-polimerowy (Li-Pol)
2020-07-16 BUDOWA BSP 20
Napięcie znamionowe (Uzn)
Uzn = 2 x 3,7 = 7,4 V, gdzie:
3,7 – Uzn pojedynczej celi
rodzaj połączenia ogniw
2 cele szeregowo
Maksymalny prąd rozładowania (I) –
maksymalna wartość prądu jaka może być
pobierana z pakietu. Obliczanie:
25 x 1,3 = 32,5 A
1,3 – pojemność w Ah
Pojemność pakietu

21. Akumulator litowo-polimerowy (Li-Pol)
Zasady bezpieczeństwa
• Pakiet nieużywany dłużej niż 10-15 dni należy przechowywać
naładowany do ok 40%;
• Pakiety długoterminowo przechowywać w dedykowanych
opakowaniach
• Nie rozładowywać poniżej 3,2 – 3,0V na celę;
• Nie ładować powyżej 4,2 V na celę;
• Zbyt duży prąd ładowania skraca żywotność pakietu;
• Nie używać spuchniętego pakietu
• Nie przebijać GROZI POŻAREM.
• Zutylizować tak jak inne ogniwa
2020-07-16 BUDOWA BSP 21
pożar li-pol

22. Silnik BLDC
Zalety:
• duża sprawność energetyczna
• niezawodny
• możliwość regulacji obrotów
• brak tarcia nie wytwarza dodatkowego ciepła
Wady:
• wymaga stosowania układu kontrolera
obrotów
• przekroczenie temperatury 60 C może
spowodować rozmagnesowanie
• drogi w produkcji
2020-07-16 BUDOWA BSP 22
Najczęściej stosowany w BSP jest BLDC outrunner.
BLDC (brushless direct current) – silnik bezszczotkowy prądu stałego
outrunner – zewnętrzny ruchomy rotor z magnesami, wewnętrzny nieruchomy stojan z
cewkami;
Kv – współczynnik określający ile obr /min z 1
V zasilania wykona silnik.
Przykład: Kv = 1260, Uzas = 11,1V
1260 x 11,1 = 13986 obr/min
Cewki
stojan
rotor z magnesami neodymowymi
Źródło: https://www.rc4max.com/

23. ESC - regulator obrotów silnika
ESC – electronic speed controller
• Układ sterowania obrotami silników w
BSP;
• Otrzymuje sygnały z kontrolera lotu;
• Zamienia prąd stały na 3-fazowy zmienny
sterujący silnikami;
• Im bardziej sinusoidalna charakterystyka
sterownika ESC, tym płynniejsze
sterowanie obrotami;
• Niektórzy producenci umożliwiają
przeprogramowanie ESC odpowiednio
do potrzeb indywidualnego użytkownika;
• Na każdy silnik przypada jeden ESC;
2020-07-16 BUDOWA BSP 23
ESC drona Phantom 4
Źródło: https://www.ebay.com.au/

24. Budowa śmigła
2 rodzaje śmigieł
CW (clockwise) – obracają się zgodnie z kierunkiem
wskazówek zegara;
CCW (counterclockwise) – obracają się przeciwnie do
wskazówek zegara;
Opis śmigła:
8 x 4 P
8 - średnica – długość śmigła w calach;
4 – skok śmigła– droga jaką pokona śmigło po obrocie o
360 w ośrodku nieściśliwym podawany w calach;
P – śmigło pchające (pusher, CW – dla wielowirnikowców)
2020-07-16 BUDOWA BSP 24
Śmigło – urządzenie przetwarzające moment obrotowy silnika na ciąg skierowany
wzdłuż osi obrotu.
Śmigła Phantom 4
Źródło: opracowanie własne

25. Kompas
• Kompas w BSP służy do orientacji położenia urządzenia i
odwzorowania na mapie aplikacji;
• W BSP kompas może być integralną częścią IMU, lub być
instalowany osobno;
• Może być więcej niż jeden kompas aby zachować
redundancję*;
• Kompas należy skalibrować zawsze przy pierwszym
uruchomieniu BSP;
• Kolejne kalibracje wykonywać w razie potrzeby (informacja w
aplikacji o konieczności wykonania kalibracji);
2020-07-16 BUDOWA BSP 25
*Redundancja - zdublowanie krytycznych elementów systemu w celu zmniejszenia
prawdopodobieństwa zawieszenia się pracy systemu. W systemach, w których w przypadku
awarii zagrożone jest życie ludzi, niektóre części występują potrójnie.
Źródło: https://nettigo.pl
Źródło: www.youtube.com
Kompas elektroniczny wykorzystuje
zjawisko Halla – zmianę przepływu
elektronów przez płytkę pod wpływem
przyłożonego pola magnetycznego;
Nie kalibrować w pobliżu źródeł
zakłócających pole magnetyczne
(samochody, słupy napięciowe,
anteny, i inne „żelastwo”)

26. Budowa DJI Phantom 4
2020-07-16 BUDOWA BSP 26
Podstawowe elementy i ich
umiejscowienie w BSP typu
wielowirnikowiec są praktycznie
takie same dla każdego urządzenia.
ZAWSZE należy zapoznać się
dokładnie z instrukcją obsługi
posiadanego BSP ZANIM
wykonamy pierwszy lot.
Zapoznajmy się z zakresem pracy
urządzenia, warunkami jego
eksploatacji, częstotliwości
wykonywania aktualizacji aplikacji,
sposobu wykonywania kalibracji
IMU, kompasu, gimbala, etc.
I przestrzegajmy tych zaleceń!

27. Budowa kontrolera BSP Phantom 4
2020-07-16 BUDOWA BSP 27
Kontroler Phantom 4 działa na
częstotliwościach UHF:
• 2,4GHz (fala decymetrowa)
• 5,8GHz (fala centymetrowa)
Posiada 8 kanałów nadawczych, z czego
wykorzystywane jest 5:
1 – góra/dół
2 – odchylenie lewo/prawo
3 – pochylenie przód/tył
4 – przechylenie lewo/prawo
5 – zmiana trybu (P/S/A)
Ustawienia trybów sterowania:
Mode 2 – ustawienie fabryczne, najczęściej
stosowane;
Mode 1 – ustawienie odwrotne do Mode 2
Custom – możliwość spersonalizowanego
ustawienia drążków
Źródło: opracowanie własne

28. Budowa kontrolera BSP Phantom 4
2020-07-16 BUDOWA BSP 28
Źródło: opracowanie własne

29. Aplikacja DJI Pilot
2020-07-16 BUDOWA BSP 29
Ekran główny aplikacji:

30. Aplikacja DJI Pilot
2020-07-16 BUDOWA BSP 30
Przed KAŻDYM lotem sprawdź w aplikacji:
1. ustawienie RTH (MENU – ikonka BSP);
2. poziom naładowania cel w baterii (MENU – ikonka BATERII - Details);
3. temperaturę baterii - szczególnie zimą (j.w)
4. stan IMU i kompasu – czy nie wymagają kalibracji (MENU – ikonka BSP – Sensors
State)
poz. 1 poz. 2 i 3 poz. 4