¿Cómo implemento la medición de distancia de drones a tierra para aterrizajes de piloto automático para alturas de más de 10 m? Descubrí que el ultrasonido es demasiado inexacto, y mucho menos el GPS. La altura máxima es 1000m, Vmax es 100 km / h, el Vaverage es 72 km / h. El dron es como un avión, no tiene helicóptero o algo así.
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Probablemente esté buscando un altímetro de radar, pero creo que la altura de 1000 m será un desafío si quiere construirlo usted mismo, debido a la potencia requerida para obtener una reflexión detectable a tal distancia. Un par de cientos de metros puede ser un objetivo más realista para el radar de baja potencia hecho en casa.
Aquí se muestran los esquemas del altímetro de aterrizaje por radar que es útil a aproximadamente 1000 pies.
En las aeronaves reales, tendrán un altímetro de radar y un altímetro barométrico. El altímetro barométrico se usa a altitudes más altas y el altímetro de radar se usa durante el despegue y el aterrizaje para medir la distancia al suelo real (es decir, en altitudes donde los cambios en la elevación del terreno son una preocupación importante, típicamente 5000 pies)
En realidad, un solo sensor probablemente no sea lo suficientemente preciso para hacer lo que quieres. La mayor parte de lo que sé está relacionado con los AGV (vehículos terrestres), pero creo que se aplican algunos de los mismos principios.
Probablemente desee utilizar una combinación de sensores para obtener la precisión que necesita. Algunos de estos pueden ser bastante caros.
GPS: un módulo GPS estándar debería poder alcanzar una precisión de 1m +/- aproximadamente. Si accede a una configuración diferencial (una estación en el suelo, otra en el avión), debería poder obtener una precisión significativamente mayor, pero a un costo mucho mayor. Debería ser posible algo como 10 cm o incluso 1 cm (con datos de velocidad), pero con un costo significativamente mayor.
INS: puede complementar su sistema GPS con mediciones intertiales. El auge de los dispositivos MEMS ha hecho que los sensores de estado sólido relativamente decentes estén disponibles a precios de consumo. Agregar los datos del acelerómetro, el girómetro y el magnetómetro a los datos del GPS debería hacer que la señal sea más precisa y tener en cuenta las posibles "fallas" en sus lecturas de GPS.
Navegación asistida por radio: no estoy completamente al tanto de esto, pero muchos aeropuertos usan una asistencia de radio para ayudar a aterrizar los aviones. Es posible que pueda investigar cómo funcionan estos sistemas e implementar los suyos (legalmente, por supuesto).
Para una revisión más detallada de algunas de estas consideraciones, vería DIYDrones. Han reunido algunos sistemas bastante integrados que utilizan GPS, INS, barómetros y una gran variedad de otros sensores. También han abordado algunos de los difíciles desafíos de filtrado que vienen con múltiples fuentes de datos en un sistema aéreo.
Un barómetro funcionaría bastante bien si obtienes algo como una resolución de 10 cm, lo único difícil es que tu dron necesitará saber la presión barométrica a nivel del suelo y eso tiende a cambiar con el clima.
Si desea un control de ubicación con un rendimiento realmente alto, es probable que no pueda sortear un sistema basado en la visión con una computadora de alta potencia que pueda reconocer la pista de aterrizaje y golpear la zona correcta a la velocidad correcta.
Si va a aterrizar en sitios de aterrizaje bajo su control, ubicaría varios emisores de radio en todo el sitio y compararía la potencia de la señal. Esa es la única confiable y amp; fácil de implementar de manera.
Si desea aterrizar en cualquier lugar, solo las opciones de GPS (+ -1m posible en EE. UU.), ultrasónicas o láser son opciones válidas, pero ninguna de ellas es perfecta.
Un buscador de alcance láser le dará buena precisión y precisión, y está diseñado para la distancia esperada, pero puede ser pesado (debido a la óptica) y resolverá la distancia a un punto en lugar de un área más grande.
El resultado medido puede cambiar rápidamente si va por un terreno que tiene muchas variaciones (como un bosque o ciudad), y puede ser difícil obtener una lectura sobre superficies reflectantes, como el agua, que no regresará Gran parte de la viga en la dirección que venía.
Sin embargo, esto debe ser considerado como una opción. Los telémetros de mano para el consumidor para caza o golf van desde $ 50 a más de $ 200; No estoy seguro de los precios comerciales para la integración en un sistema como un UAV.
Siempre quise probar esto:
Monte una cámara orientada hacia abajo en el UAV. La calidad es mayormente irrelevante. Agarra cuadros de él en algún intervalo fijo. Analice pares de imágenes para determinar qué tan rápido parece moverse el suelo. Hay muchas opciones aquí para los algoritmos. Ahora, dada la velocidad de su GPS (¡no la velocidad del aire!), Usted sabe qué tan rápido va realmente y qué tan rápido parece moverse el suelo. A 0 altitud, el movimiento aparente (correctamente escalado) sería 1: 1. A medida que aumente la altitud, la velocidad aparente del suelo disminuirá.