Беспилотная авиация сильно зависит не только от двигателей, корпусов и аккумуляторов. Внутри любого БпЛА есть более компактный, но критически важный уровень - авионика, полетные контроллеры, регуляторы оборотов и программная среда, которая связывает все это в работающую систему.
Для российских разработчиков здесь есть отдельная инженерная задача: перейти от импортных микроконтроллеров и привычного программного окружения к отечественной элементной базе без потери функциональности и без полной перестройки процессов разработки.
Один из таких кейсов реализует компания "Чистое небо" совместно с АО "НИИЭТ" (входит в ГК Элемент) и разработчиками ОСРВ Embox. Команда работает над переносом открытого программного обеспечения для БпЛА на российские микроконтроллеры К1921ВГ015 с архитектурой RISC-V. Если вам интересна эта тема, добро пожаловать под кат!
Кто такие “Чистое небо”
ООО "Чистое небо" основано в 2020 году как разработчик сельскохозяйственных БпЛА. Сейчас компания сфокусирована на разработке авионики и программного обеспечения для беспилотных авиационных систем.
В команде около 25 человек. Компания является аккредитованной ИТ-компанией, входит в реестр малых технологических компаний, а также является резидентом НПЦ "БАС "Самара" и АНО "ЦБСТ".
Изначально компетенции компании были связаны с беспилотными платформами для сельского хозяйства, но по мере развития рынка фокус сместился к комплектующим изделиям: полетным контроллерам, регуляторам оборотов и программному обеспечению, которое может использоваться в разных типах БпЛА.
В чем инженерная задача
Полетный контроллер - один из ключевых компонентов БпЛА. Он отвечает за стабилизацию аппарата, обработку команд, взаимодействие с датчиками и исполнительными устройствами. Для разработчика конечного изделия важно не только то, на каком микроконтроллере работает контроллер, но и то, какая программная экосистема вокруг него доступна.
На практике многие полетные контроллеры исторически строились на зарубежных микроконтроллерах, под которые уже существовала зрелая программная среда. Это снижало порог входа: можно было использовать готовые открытые проекты, отлаженные инструменты, привычные интерфейсы и накопленную экспертизу разработчиков.
При переходе на российскую элементную базу возникает не только аппаратная задача. Недостаточно просто заменить микроконтроллер в схеме. Нужно обеспечить работу программного стека, сохранить привычную модель разработки и добиться совместимости с теми подходами, которые уже используются в отрасли. Именно поэтому важна не только сама замена микроконтроллера, а перенос открытого программного обеспечения на российскую RISC-V платформу.
Почему выбран подход с открытым ПО
Для развития отечественных комплектующих изделий для БпЛА возможны два базовых сценария.
Первый - разработка полностью проприетарного программного обеспечения. Такой путь дает полный контроль над кодовой базой, но требует значительных ресурсов, времени и последующего сопровождения.
Второй - портирование открытого программного обеспечения на отечественную элементную базу. Этот путь позволяет сохранить совместимость с уже известными инструментами и интерфейсами, а также снизить барьер входа для предприятий, образовательных команд и разработчиков, которые уже знакомы с существующей экосистемой.
"Чистое небо" совместно с АО "НИИЭТ" выбрало второй подход. В инициативном порядке команда работает над портированием открытого ПО полетных контроллеров и регуляторов оборотов в рамках НИОКР "Авега-V" и "Сила-V".
Среди открытых проектов, которые рассматриваются для портирования на российскую RISC-V платформу, выделяются BetaFlight, INAV, ArduPilot, PX4 и AM32. Эти проекты закрывают разные уровни программной экосистемы БпЛА: от прошивок полетных контроллеров и автопилотов до программного обеспечения для регуляторов оборотов. Такой подход позволяет не создавать весь стек с нуля, а адаптировать уже известные open-source решения под отечественные микроконтроллеры и ОСРВ, сохраняя для разработчиков привычную логику работы с инструментами, настройками и исходным кодом.
Цель этой работы - получить открытую программно-аппаратную основу для комплектующих изделий БпЛА на российских микроконтроллерах с архитектурой RISC-V.
Что удалось сделать
В результате "Чистое небо", АО "НИИЭТ" и разработчики Embox выполнили адаптацию открытого программного обеспечения для автономных полетов ArduPilot под российские микроконтроллеры К1921ВГ015 на архитектуре RISC-V.
Важным результатом стала платформа для создания программно-аппаратных комплексов на отечественной элементной базе и ОСРВ, с сохранением привычного интерфейса исходного проекта ArduPilot.
Для разработчиков конечных изделий это принципиальный момент. Если программная среда остается узнаваемой, то переход на отечественную аппаратную платформу требует меньше изменений в процессах, меньше переобучения и меньше организационных затрат.
Почему это важно для рынка
Для рынка БпЛА такой кейс важен по нескольким причинам.
Во-первых, он показывает практический сценарий применения российских RISC-V микроконтроллеров в изделиях, где программная поддержка является одним из ключевых факторов выбора компонентной базы.
Во-вторых, портирование открытых проектов снижает порог входа. Комплектующие на отечественной элементной базе могут быть доступны не только промышленным производителям, но и образовательным организациям, инженерным командам и разработчикам прототипов.
В-третьих, такой подход позволяет предприятиям переходить на российскую элементную базу без полной перестройки процессов под новое закрытое ПО. Сохраняются привычные интерфейсы, логика работы с проектом и часть накопленной экспертизы.
В-четвертых, формируется спрос на российские микроконтроллеры не как на абстрактную замену импортной ЭКБ, а как на основу прикладной платформы для конкретной отрасли.
Масштабирование результата
Потенциальная ежегодная потребность в подобных изделиях может составлять несколько миллионов единиц. Для такого масштаба особенно важны повторяемость, доступность компонентной базы и предсказуемость программной поддержки. Если программно-аппаратная платформа на российском RISC-V микроконтроллере становится пригодной для серийного применения, это меняет характер внедрения отечественной ЭКБ. Она перестает быть экспериментальной заменой и становится рабочим вариантом для проектирования конечных устройств.
Для производителей это означает возможность закладывать отечественные микроконтроллеры в новые разработки не только по требованиям локализации, но и по инженерным причинам: доступность, управляемость поставок, поддержка со стороны разработчика и наличие прикладного программного стека.