Jak wdrożyć dokładny pomiar odległości (do ziemi) na bezzałogowym UAV dla wysokości powyżej 10 m?

Jak wdrożyć pomiar odległości dron od ziemi dla lądowań autopilota na wysokościach powyżej 10 m? Uznałem, że ultradźwięk jest zbyt niedokładny, nie mówiąc już o GPS. Maksymalna wysokość wynosi 1000 m, Vmax wynosi 100 km / h, średnia wynosi 72 km / h. Dron jest podobny do samolotu, nie ma helikoptera itp.

Dziękujemy za wszelkie uwagi!

Prawdopodobnie szukasz wysokościomierza radarowego, ale myślę, że wysokość 1000 m będzie wyzwaniem, jeśli chcesz go zbudować samodzielnie, ze względu na moc wymaganą do uzyskania wykrywalnego odbicia w takiej odległości. Kilkaset metrów może być bardziej realistycznym celem domowego radaru małej mocy.

Oto schemat wysokościomierza radarowego przydatny do około 1000 stóp.

W prawdziwych samolotach będą miały zarówno wysokościomierz radarowy, jak i wysokościomierz barometryczny. Wysokościomierz barometryczny jest używany na wyższych wysokościach, a wysokościomierz radarowy jest używany podczas startu i lądowania, aby zmierzyć odległość do rzeczywistej ziemi (tj. Na wysokościach, na których zmiany wysokości terenu są poważnym problemem - zwykle 5000 stóp).

W rzeczywistości pojedynczy czujnik prawdopodobnie nie będzie wystarczająco dokładny, aby zrobić to, co chcesz. Większość tego, co wiem, dotyczy AGV (pojazdów naziemnych), ale myślę, że obowiązują niektóre z tych samych zasad.

Prawdopodobnie chcesz użyć kombinacji czujników, aby uzyskać potrzebną dokładność. Niektóre z nich mogą być dość drogie.

• GPS: Standardowy moduł GPS powinien być w stanie obniżyć dokładność do około 1 m +/-. Jeśli przejdziesz do konfiguracji różnicowej (jedna stacja na ziemi, jedna w samolocie), powinieneś być w stanie uzyskać znacznie większą dokładność, ale przy znacznie wyższym koszcie. Powinno być możliwe coś w rodzaju 10 cm lub nawet 1 cm (z danymi prędkości), ale przy znacznie wyższych kosztach.

• INS: Możesz uzupełnić swój system GPS o pomiary intertialne. Boom w urządzeniach MEMS sprawił, że stosunkowo przyzwoite czujniki półprzewodnikowe są dostępne w cenach konsumpcyjnych. Dodanie danych akcelerometru, wiatromierza i magnetometru do danych GPS powinno zwiększyć dokładność sygnału i uwzględnić ewentualne „usterki” w odczytach GPS.

• Nawigacja za pomocą radia: Nie jestem do końca przekonana, ale wiele lotnisk korzysta z radia, aby pomóc w lądowaniu samolotów. Być może będziesz w stanie zbadać, jak te systemy faktycznie działają i wdrożyć własne (oczywiście legalnie).

Aby uzyskać bardziej szczegółowe spojrzenie na niektóre z tych rozważań, sprawdziłbym DIYDrones. Połączyli niektóre dość ściśle zintegrowane systemy wykorzystujące GPS, INS, barometry i wiele innych czujników. Poradzili sobie również z niektórymi trudnymi wyzwaniami związanymi z filtrowaniem, które wiążą się z wieloma źródłami danych w systemie lotniczym.

Barometr poradziłby sobie całkiem nieźle z rozdzielczością około 10 cm, jedynym trudnym zagadnieniem jest to, że twój dron musi znać ciśnienie barometryczne na poziomie gruntu i to może zmieniać się wraz z pogodą.

Jeśli chcesz naprawdę bardzo wydajnego sterowania lokalizacją, prawdopodobnie nie obejdziesz systemu opartego na wizji z komputerem o dużej mocy, który może rozpoznać lądowisko i trafić we właściwą strefę z odpowiednią prędkością.

Jeśli zamierzasz wylądować na lądowiskach pod twoją kontrolą, umieściłbym kilka emiterów radiowych wokół tego miejsca i porównałbym moc sygnału. To jedyny niezawodny i łatwy do wdrożenia sposób.

Jeśli chcesz wylądować w dowolnym miejscu - tylko GPS (+ 1 m możliwy w USA), pomiary ultradźwiękowe lub laserowe są poprawnymi opcjami, ale żaden z nich nie jest idealny.

ZA Dalmierz laserowy daje dobrą precyzję i dokładność, i jest przeznaczony dla planowanej odległości, ale może być ciężki (ze względu na optykę) i rozwiąże odległość do punktu zamiast większej powierzchni.

Zmierzony wynik może się szybko zmienić, jeśli pokonasz teren o dużej zmienności (np. Las lub miasto), a odczytanie powierzchni odbijających, takich jak woda, może nie być trudne. promień w kierunku, w którym przyszedł

Należy to jednak uznać za opcję. Ręczne dalmierze konsumenckie do polowania lub gry w golfa od 50 USD do ponad 200 USD; Nie jestem pewien co do cen komercyjnych za integrację z systemem takim jak UAV.

Zawsze chciałem spróbować:

Zamontuj kamerę skierowaną w dół na UAV. Jakość jest w większości nieistotna. Chwyć z niego ramki w ustalonych odstępach czasu. Przeanalizuj pary zdjęć, aby ustalić, jak szybko ziemia wydaje się poruszać. Istnieje wiele opcji algorytmów. Teraz, biorąc pod uwagę prędkość GPS (nie prędkość!), Jak szybko jedziesz i jak szybko ziemia wydaje się poruszać. Na wysokości 0 (prawidłowo wyskalowany) pozorny ruch wynosiłby 1: 1. Gdy zdobędziesz wysokość, pozorna prędkość gruntu zwolni.