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.