Vuelo asistido por barómetro y GPS en una montaña

Rompamos el problema en cuatro partes: GPS, Barómetro, Naza y terreno.

1. GPS :

   Se sabe que el error de altitud del GPS es alrededor de 1.5x error horizontal, debido al simple hecho de la geometría: para obtener una mayor precisión, la dispersión angular en la altitud de los satélites GPS desde el punto de observación (el sensor) necesita ser alto La restricción en esta dispersión deseada se debe a la atenuación de la señal y la distorsión de la trayectoria de la señal cuando un satélite está cerca del horizonte.

   Para el GPS civil (como el Naza), el mejor escenario posible para la precisión de altitud resulta ser alrededor de +/- 25 metros, para un 95% de confianza. Esto es válido solo cuando la antena GPS tiene una vista despejada del cielo en todo momento, y se puede acceder a una cantidad de satélites GPS (al menos 4, preferiblemente 6 o más) durante la duración del vuelo. Además, esta altura es relativa al centro de rotación de los satélites respectivos; para una aproximación razonable, tómela en relación con el centro de la tierra. No hay correspondencia con la altura sobre el terreno real donde quiera que esté.

   Esta extensión de 50 metros es prácticamente inutilizable para vuelos de bajo nivel. Incluso si esta varianza fuera aceptable, para un máximo de 5% de las muestras de sensores, la varianza superaría esto, terminando con el hexacóptero tratando de incrustarse en el suelo en algún momento.

   En el lado positivo, esto sucederá solo una vez, ya que el helicóptero deberá ser reemplazado o reconstruido después de eso.

2. Barómetro :

   Un barómetro MEMS típico de bajo costo promete una precisión de +/- 0.8 a 3.5 metros, con el Naza que reclama +/- 0.8 metros. Esto suena muy bien en teoría, pero en el uso práctico, las variaciones de la presión del aire debido a la actividad del clima, y aún más en terrenos montañosos debido a vórtices de presión que se mueven rápidamente, reducen la precisión real a quizás +/- 10 metros. La lectura de altura barométrica se basa en la presión del aire y, por lo tanto, en relación con un "nivel medio del mar" arbitrario, que varía ampliamente con las condiciones de la presión del aire. Nuevamente, no existe una correlación directa con la altura real del terreno donde quiera que esté.

   Esto sigue siendo significativamente mejor que lo que puede ofrecer solo el GPS. Para el vuelo programado, esto sería suficiente si el helicóptero se volara de manera consistente entre 20 y 30 metros por encima de la altura de cualquier obstrucción en tierra, en vuelo de nivel . Al introducir variaciones en el contorno del terreno, todas las apuestas están desactivadas.

3. La Naza :

   Aquí es donde las cosas mejoran. La combinación de barómetro y GPS en el controlador Naza proporciona controles y medidas para rechazar muestras atípicas y fluctuaciones de uno u otro de esos sensores. Además, el acelerómetro integrado proporciona un conjunto adicional de entradas para el algoritmo de amortiguación del controlador. En conjunto, y con una configuración de amortiguación bastante conservadora en su lugar, el hexacóptero debe comportarse bastante bien, con una precisión vertical efectiva de un par de metros en un clima estable.

   Las condiciones de viento fuerte, y especialmente las bolsas de baja presión durante tormentas inminentes, reducirían la precisión a tal vez +/- 10 metros en el mundo real. Además, la calibración de los sensores sería necesaria cada día de vuelo, tal vez incluso una vez cada pocas horas, para que las lecturas de altitud sean significativas.

4. Terreno :

   A diferencia de volar sobre terreno plano, volar sobre pistas de esquí puede hacer que las cosas sean interesantes . Por un lado, los contornos del terreno serán necesariamente inclinados, por lo que el diseño de la trayectoria de vuelo debe tener eso en cuenta, también con una precisión de unos pocos metros. Además, las copas de los árboles y las rocas que sobresalen deben tenerse en cuenta.

   Además, los factores de distorsión de la señal, como los cuerpos de agua (el reflejo de la señal del GPS que causa lecturas falsas) y los cables de metal de los teleféricos o remontes de esquí, tendrán un impacto negativo en la precisión del GPS.

   Finalmente, la obstrucción de la línea de visión desde la antena del GPS a satélites individuales, debido a las cimas de las montañas, árboles o rocas, causará una gran variación en la precisión del GPS durante la duración de un vuelo.

La solución :

Vuela por el ojo. Controle el hexacóptero manualmente, no dependa del GPS ni de la configuración barométrica. También tenga en cuenta que si se produce algún tipo de volcado de sensor durante un vuelo, y el hexacóptero se cae del cielo, debe asegurarse de que no ponga en peligro a ningún esquiador.

Lo ideal sería que se ajustara el hexacóptero con una cámara con un teleobjetivo mediano (no la ultra amplia de las cámaras GoPro, por ejemplo) y que volara a más de 20 metros sobre el contorno del terreno local en todo momento. Además, uno aseguraría que la trayectoria de vuelo, y especialmente una trayectoria de caída en caso de falla, quedaría muy alejada de la ruta tomada por los esquiadores.

Es probable que esté mejor en algún lugar como RCGroups forum para obtener información específica sobre el rendimiento de ciertos módulos, ya que puede variar según los chips utilizados y la implementación.

Aunque en general:

• La precisión del GPS sufrirá entre / junto a las montañas debido a la vista restringida del cielo. Si esto te afecta, dónde y cómo volarás depende mucho de la situación.

• La retención de altitud por GPS (suponiendo que no se usa baro) te mantendrá fija la altura sobre el nivel del mar, no a nivel de suelo / montaña.

• Baro / Atti es relativo a la altura del suelo aunque afaik.

Personalmente, he encontrado que mantener la altura no es la parte más difícil de volar, y es posible que sea mejor que sea bueno volarlo 'manualmente' siempre que sea posible, ya que si reduce el riesgo de que haga una corrección incorrecta y se estrelle. (Si existe la posibilidad de que sea feliz)