Preparation and implementation of a test flight of lightweight, unmanned stratospheric balloon with GoPro camera mounted and analysis of acquired material

• Autorzy: Skoneczny Hubert

Warianty tytułu

PL

Przygotowanie i wykonanie testowego lotu lekkim, bezzałogowym balonem stratosferycznym z zamontowaną kamerą GoPro oraz analiza otrzymanego materiału

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Publication contains a description of the preparation and the implementation of a test flight of a stratospheric balloon with a mounted camera GoPro Hero3. Description includes: used equipment, its parameters, role in the success of the mission and the difficulties and limitations that the project team encountered during the preparation and implementation of the flight. The mission was attended by a team of six engineers and scientists from the Remote Sensing Division, who were also involved in the implementation of the HESOFF project. One of the main goals of the HESOFF project was to obtain aerial images on the Krotoszyńska Plate (woj. wielkopolskie) using the Unmanned Aerial Vehicle (UAV) and to carry out remote monitoring of oak stands. The primary goal of an experimental balloon flight was to check the technical operational capability and gain experience in planning and implementing this type of project. During the balloon raising, the video material was acquired in the form of a recording, which later was analyzed. On the basis of the collected information, the conclusions regarding the possibility of implementing a long endurance flight in the stratosphere, illustrating (using a multisensor platform) research surfaces of the HESOFF project were presented. The stages of implementation of the presented mission were divided into following parts: preparation of the flight with the completion of equipment and necessary documents (flight permission), proper flight realization, understood as the release of the balloon and identification of the place where the equipment landed, as well as analysis and presentation of the results.

PL

Niniejsza publikacja zawiera opis przygotowania jak i samego wykonania testowego lotu balonem stratosferycznym z zamontowaną kamerą GoPro Hero3. Opisany w niej został wykorzystany sprzęt, jego parametry, rola w powodzeniu misji oraz trudności i ograniczenia jakie zespół napotkał w trakcie przygotowań i realizacji lotu. W misji brał udział sześcioosobowy zespół inżynierów i naukowców Zakładu Teledetekcji, którzy zaangażowani również byli w realizację projektu LIFE - HESOFF. Jednym z podstawowych celów projektu HESOFF było pozyskiwanie zdjęć lotniczych na terenie płyty Krotoszyńskiej (woj. wielkopolskie) z wykorzystaniem Bezzałogowego Statku Powietrznego (BSP) i realizowanie zdalnego monitoringu drzewostanów dębowych. Podstawowym celem dla eksperymentalnego lotu balonem, z kolei było: sprawdzenie technicznej zdolności operacyjnej oraz zdobycie doświadczenia w planowaniu i realizacji tego typu projektu. W trakcie wznoszenia balonu zebrano materiał wideo w postaci nagrania oraz wykonano analizę otrzymanych wyników. Na podstawie zebranych informacji przedstawiono wnioski dotyczące możliwości realizacji długotrwałego lotu w stratosferze obrazującego (za pomocą platformy wielosensorowej) powierzchnie badawcze projektu HESOFF. Etapy realizacji przedstawionej misji podzielono na następujące części: przygotowanie do lotu wraz z kompletowaniem sprzętu i niezbędnych dokumentów (zgłoszenie lotu), realizacja właściwa lotu rozumiana jako wypuszczenie balonu i identyfikacja miejsca w którym spadł sprzęt oraz przeanalizowanie otrzymanych wyników i przedstawienie wniosków.

Słowa kluczowe

EN

stratospheric balloon; photogrammetric fligth; GPS; Unmanned Aerial Vehicle

PL

balon stratosferyczny; stratosfera; lot fotogrametryczny; GPS; bezzałogowy statek powietrzny

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Transactions on Aerospace Research
• Rocznik: 2019
• Tom: Nr 2 (255)
• Strony: 21--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Skoneczny Hubert

• Center of Space Technologies, Remote Sensing Division, Institute of Aviation, Al. Krakowska 110/114, 02-256 Warsaw

Bibliografia

• [1] Kotlarz J. and Zalewska N., 2017, “The possibility of ultraviolet Enceladus’ observations from stratospheric balloons” Transactions of the Institute of Aviation.
• [2] Morgała A., Kozak Z., Moszumański Z. and Szczepański J., 2003, 2008, „Samoloty w Lotnictwie Polskim” (ang.: „Airplanes in Polish Aviation”), http://www.samolotypolskie.pl/samoloty/3124/126/WBS-Gwiazda-Polski
• [3] Yunpeng M., Jun H. and Mingxu Y., 2018, “A Novel Technique for Predicting the Thermal Behavior of Stratospheric Balloon” Hindawi, International Journal of Aerospace Engineering, Volume 2018, Article ID 7806036, 10 pages, https://doi.org/10.1155/2018/7806036
• [4] Grzegorzewski J. and Królikiewicz T., 2006, “80 years of the Institute of Aviation” Scientific Library of the Institute of Aviation, Warsaw, page 120.
• [5] Safonova M., Nirmal K., Sreejith A. G., Satpodar M., Suresh A. …, 2016, “Measurements of Gondola Motion on a Stratospheric Balloon Flight” IIA Technical Report Series No. 16, pp. 1-9.
• [6] Kacprzak M. 2016 „Application of GPS receivers and inertial measurement units to photo acquisition with use unmanned aerial vehicle (UAV)” Transactions of the Institute of Aviation.
• [7] Commission Implementing Regulation (EU) No 923/2012 of 26 September 2012 laying down the common rules of the air and operational provisions regarding services and procedures in air navigation and amending Implementing Regulation (EU) No 1035/2011 and Regulations (EC) No 1265/2007, (EC) No 1794/2006, (EC) No 730/2006, (EC) No 1033/2006 and (EU) No 255/2010.
• [8] Kacprzak M. and Wodziński K., 2016, „Execution of photo mission by manned aircraft and unmanned aerial vehicle” Transactions of the Institute of Aviation No 2(243), pages 130-141.
• [9] Kacprzak M., Kotlarz J., Kubiak K., Rotchimmel K. and Tkaczyk M., 2018, „Methodology for estimating defoliation of Quercus Robur L. on the basis of reflectance analysis in the range of 0.64-0.73 μm” Industrial Institute of Agricultural Engineering, Agricultural, horticultural and forestry technology, 2018/2.
• [10] Czapski P., Kacprzak M., Kotlarz J., Mrowiec K., Kubiak K. and Tkaczyk M., “Preliminary analysis of the forest health state based on multispectral images acquired by Unmanned Aerial Vehicle” Magazine Folia Forestalia Polonica Edition 3, Volume 57, Pages 138-144.
• [11] Czapski P., Dorosz K., Kacprzak M., Korniluk T., Kotlarz J., Mazur A. ... and Rotchimmel K., 2016, „Acquisition and processing of aerial and satellite data by a research team of the Remote Sensing Department in Institute of Aviation” Surveying Review, 88(3), 4-9.
• [12] Article of the University of Technology in Gdańsk, 2015, „W niedzielę studenci przetestują balon stratosferyczny” (ang.: “Students will test the stratospheric balloon on Sunday”),
• [13] https://pg.edu.pl/aktualnosci/-/asset_publisher/hWGncmoQv7K0/content/w-niedziele-studenci-przetestuja-balon-stratosferyczny
• [14] Strong K., Bailak G., Barton D., Bassford M. R., Blatherwick R. D., … (2005). “MANTRA – A Balloon Mission to Study the Odd-Nitrogen Budget of the Stratosphere” Atmosphere-ocean 43(4).
• [15] Mazur A., Kacprzak M., Kubiak k., Kotlarz J. and Skocki K. 2018 „The influence of atmospheric light scattering on reflectance measurements during photogrammetric survey flights at low altitudes over forest areas” Forest Research Papers 79 (1) 2018.
• [16] Mazur A., Korniluk T. and Domański R., 2017, „Measuring and testing the parameters of a battery pack designed for powering unmanned aircraft systems at various temperatures” Transactions of the Institute of Aviation No. 3(248), pages 46-62.
• [17] Popowski S., 2011, „Verification of the idea of altitude and rate of climb measurement in selected aircraft” Transactions of the Institute of Aviation No. 221, pages 143-160.
• [18] Kotlarz J. and Kacprzak M. 2017, „Species diversity of forest stands estimation algorithm using RGB images of the tree crowns” Measurements Robotics Automation 2017/3, Volume 223, Pages 59-66.

Uwagi

EN

1. This paper has been prepared as a part of the implementation of the HESOFF (LIFE11 ENV/PL/000459) project, co-financed by the European Commission within the LIFE Instrument. Acknowledgments are addressed to the project team that was carrying out the field mission within the given project: Mariusz Kacprzak, Karol Rotchimmel, Karol Bęben, Marcin Spiralski, Jan Kotlarz and Krzysztof Wypych.

PL

2. Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).