UAV, virtuell horisont

Berätta om dina pågående projekt.
xarvox
Inlägg: 137
Blev medlem: 4 augusti 2005, 09:55:07
Ort: växjö

UAV, virtuell horisont

Inlägg av xarvox »

Hej alla!

Vi har ett projekt på gång att få ett radiostyrt flygplan att navigera efter gps.

planet är av nybörjar-karaktär för maximal stabilitet och kapabelt att mer eller mindre flyga hands-off tills batteriet tar slut då det sakta landar utan stall-tendenser.


Projektet är pic-baserat, med gps som enda bestämda sensor, men vad kan man använda för att exakt kunna avgöra lutning i sid/höjd- och skev-led?

Jag klurade på 3st digitala magnetiska kompasser, men de verkar upp till flera graders fel-marginal (och dessutom skitknepigt att programmera) så det känns inte särskillt aktuellt..

Andra funderingar har varit 2st luft-trycks sensorer placerade i fram/bak-ända av flygplanskroppen för variations-mätning, men där mäter vi också propellerns luftflöde (nosmonterad propeller).

Det är projektets andra hälft som står för programmeringen, och jag är ganska ny på området (jag är piloten.. ;)) så var lite snälla mot mig :)

Vad finns det mer för sätt att noggrant mäta lutning?


GPSen kommer ge en rad information, hastighet, höjd, färdriktning och position så den är mer eller mindre allt som behövs, men den är å andra sidan inte särskillt exakt så en bättre sensor är att föredra..

Accelerometer har övervägts och förkastats pga deras oförmåga att mäta små gradvisa förändringar, olika rc-gyron ger ungefär samma problem och kompassen verkar för o-exakt.. :/

Hjälp någon?? :)
Användarvisningsbild
Andax
Inlägg: 4379
Blev medlem: 4 juli 2005, 23:27:38
Ort: Jönköping

Inlägg av Andax »

en 2-axlig tilt-sensor kan vara ett bra komplement till ett 2-axligt gyro.
Tilt sensorn mäter det statiska vinkeln. Funkar fint så länge man inte har accelerationer mm. Men tillsammans med signaler från GPS och gyrot kan man filtrera ihop signalerna till en stabil mätning.
Användarvisningsbild
RasmusB
Inlägg: 1006
Blev medlem: 24 augusti 2006, 23:32:13
Ort: Södertälje

Inlägg av RasmusB »

Ta en titt på det här projektet om du inte redan sett det:

www.dev6.com
jonas2307
Inlägg: 479
Blev medlem: 11 juni 2005, 08:48:33
Ort: Älvsjö

Inlägg av jonas2307 »

Tror jag har någon gammal elektronik tidning med en sådan lösning i.
Det var ganska enkelt gjort, men kollade på horisonten och identifierade "det raka sträck" som himlen bildar mot marken på lite håll.
Lutade sträcket så lutade planet....

Sensor var en eller ett par fotodioder, har jag för mig.

-- Jonas
Användarvisningsbild
digitaliz
Inlägg: 278
Blev medlem: 10 oktober 2003, 21:27:38
Ort: Stockholm, Sverige

Re: UAV, virtuell horisont

Inlägg av digitaliz »

xarvox skrev:Accelerometer har övervägts och förkastats pga deras oförmåga att mäta små gradvisa förändringar, olika rc-gyron ger ungefär samma problem och kompassen verkar för o-exakt.. :/
Jag tycker att du borde kunna avgöra lutningen ganska enkelt med accelerometrar (tyngdkraften = 1 g).

Sen har jag sett exempel där man har använt accelerometrar för navigering också, "tactical grade inertial navigation" kallade dom det.

Lycka till :)
Gimbal
Inlägg: 8601
Blev medlem: 20 april 2005, 15:43:53

Inlägg av Gimbal »

Accelerometrar funkar knappast. Ett plan kan luta hur som helst och ändå ha 1g rakt ner genom kroppen.
Användarvisningsbild
Andax
Inlägg: 4379
Blev medlem: 4 juli 2005, 23:27:38
Ort: Jönköping

Inlägg av Andax »

Ett gyro funkar... Det är bara en prislappsfråga hur noggrant du får det! :D
xarvox
Inlägg: 137
Blev medlem: 4 augusti 2005, 09:55:07
Ort: växjö

Inlägg av xarvox »

tack för alla svaren:)

För att förenkla och specifiera lite, accelerometer duger inte, då den inte känner av små rörelser under lång tid (drift), som iofs går att justera bort med gpsen men jag behöver nåt som fungerar helt utan andra sensorer för säkerhets skull.

(vad händer om gpsen slutar fungera av nån anledning?!)

Ett gyro är flera olika saker, mekaniska gyroskop för fullskala-flygplan och sateliter där flera roterande ringar behåller samma riktning hela vägen igenom och därför perfekta för horisont-mätning.
Dessa är tunga, stora och lufttrycks-drivna (finns eldrivna numera men de konsumerar ansenliga mängder energi)

De fullskale-sensorerna är ändå för stora, tunga och otympliga.

Rc-gyro är helt annan sak och fungerar ungefär som en accelerometer.
Antingen Heading Hold-gyro eller ett rate-gyro, där HH-gyrot håller samma riktning medans rate kompenserar för stora förändringar.

Dessa är relativa och går inte att nyttja till annat än att hålla samma vinkel.
Det går altså inte att mata in värden till en pic för att få planets lutning.
Dessutom driftar även rc-gyron (även om de är bättre än accelerometers)

Ljusdioder för IR-ljus har vi också funderat på, men inte heller den lösningen känns komplett, då vi gärna vill flyga lågt eller när det är mulet osv osv..
Dessutom vill vi lämna möjligheten öppen för andra flygplattformer, exempelvis helikopter, där irljuset skulle få det svårt genom rotorbladen...

På natten stör tex andra ljus-källor såsom strålkastare osv..


Därimot nämner Andax en tilt-sensor som jag försökt leta efter lite överallt men inte hittat..
Andax, har du en länk eller mer info? (låter hög-intressant! :D)
idiotdea
Inlägg: 471
Blev medlem: 26 juli 2006, 16:11:34
Ort: Vasa, Finland
Kontakt:

Inlägg av idiotdea »

En accelerometer kan nog fungera, speciellt med ett självstabiliserande flygplan, då det ändå inte går att göra allt för snäva manövreringar med dessa. Man kanske inte _exakt_ kan säga hur planet lutar, men det borde i alla fall gå att få en uppfattning om det.

I kombination med ett gyro kan du troligtvis räkna ut ganska bra hur planet lutar, men då krävs de ju lite mera av programmeringen.

Å andra sidan så finns det väl inga andra möjligheter (än accelerometer och gyra)? Förutom att "identifiera" horisonten, placera ut någon slags "beacon", eller dylikt.
xarvox
Inlägg: 137
Blev medlem: 4 augusti 2005, 09:55:07
Ort: växjö

Inlägg av xarvox »

Vi hade tanke på 3st digitala kompasser för att räkna ut exakt riktning mot magnetisk nord och använda den som referens i förhållande till riktning och höjd, men jag är verkligen inte matematiskt lagd och kan därför inte lösa den nöten..

och de kompasser vi tittat på verkar ge 3-5grader fel-marginal, men det kanske blir bättre med flera?

RasmusB,
Jag mailade herren som driver den sajten, mycket trevlig person :)

Men han kör lite annat race eftersom han förlitar sig på stationär styrdator som på något sätt vidaresänder kommandon till flygplanet.

Vi satsar på ett inbyggt system som innehåller allt den behöver och sköta programmering av rutt/höjd osv via SD-kortläsare.
Användarvisningsbild
Andax
Inlägg: 4379
Blev medlem: 4 juli 2005, 23:27:38
Ort: Jönköping

Inlägg av Andax »

Här är några exempel som Mr Google tipsar om:

http://www.signalquest.com/sq-si.htm
http://www.analog.com/UploadedFiles/Dat ... 202E_a.pdf (där en två axlig accelerometerkrets används som tilt-sensor)
http://www.leveldevelopments.com/PDF_Do ... DAI-20.PDF

Eftersom acceleration utöver gravitationen också påverkar en tiltmeter behöver man nog kompensera avlästa värden med hjälp av accelerationsmätningar via GPS.

En annan metod att mäta pitch/roll är via en GPS-lösning med tre antenner.
Bygger på att man placerar ut GPS antennerna i en triangel på farkosten. Då kan man mäta den relativa positionen noggrannt och då räkna ut pitch och roll. Kräver dock bra GPS moduler.
Edit: ger ju även möjlighet att skatta heading givetvis...
xarvox
Inlägg: 137
Blev medlem: 4 augusti 2005, 09:55:07
Ort: växjö

Inlägg av xarvox »

GPS med 3 antenner låter ju VERKLIGEN som ett alternativ :D

Hur löser jag det rent praktiskt?

Kommer jag behöva 3st gps-mottagare?
(kostar ju 600 kr styck, så det blir ju en avsevärd mer-kostnad..?)

Även om den lösningen är dyr så känns den verkligen aktuell! :)
xarvox
Inlägg: 137
Blev medlem: 4 augusti 2005, 09:55:07
Ort: växjö

Inlägg av xarvox »

men gps slår ju på flera meter fel, kommer jag få tillräckligt hög exakthet för att få det att funka med 3st gps-antenner?

..eller kommer de tre antennerna sammarbeta för att uppnå ännu bättre precision?



Förlåt mig för min okunskap, det är jag som e piloten... ;)
Användarvisningsbild
Andax
Inlägg: 4379
Blev medlem: 4 juli 2005, 23:27:38
Ort: Jönköping

Inlägg av Andax »

Principen med flera GPS antenner används redan för att skatta pitch/roll/heading. Varför det fungerar är att de flesta felkällor är gemensamma för de tre antennerna och tar ut varandra när man beräknar positionen.

Måste dock varna dig att du troligtvis inte kan åstadkomma detta med tre lågprismoduler eftersom man inte får ut den rådata som behövs för att ta ut positionerna på ett korrekt sätt (dvs ett sätt som ser till att alla tre använde samma satellitkonstellation mm för att få samma felkällor)

Men som idé är det ju nog den lösning som ligger närmast det du vill göra...
xarvox
Inlägg: 137
Blev medlem: 4 augusti 2005, 09:55:07
Ort: växjö

Inlägg av xarvox »

Mjo, det brukar ju vara praxis, det man behöver är för dyrt för att användas... :(

Men för att vara säker, vad är det för typ av gps som jag letar efter?
Har du kanske nåt exempel? :)

Den som är planerad är
[urlhttp://www.lawicel-shop.se/shop/tipafriend.asp ... tid=246536]Denhär[/url]

Kan du avgöra om den är tillräcklig?



Sen är jag oerhört nyfiken på precisionen man uppnår med 3 GPSer, den exakta positionen bestäms väl med samma felmarginal?

Medans den relativa lutningen mellan de tre sensorerna är enkelt att ta ut?
Hur exakt kan man uppskatta en lutning om sensorerna är säg 50cm ifrån varandra?

Det chip vi studerat är verkligen inte stort och kunde med fördel placeras långt ut på vingarna och en bakre på stjärten.. :)




Men för att gå vidare i min sökning, de tilt-sensorer du länkade till verkar vara riktigt vettiga som lösning, då den övergripande höjd/riktningen kommer mätas av andra sensorer.

Jag förstod iofs inte så mycket av "nörd"-snacket, men de verkar exakta ner till en grad?
Hur beställer man? :shock:
Skriv svar