四轴飞行分解讨论一：可否做到遥控器没有指令时，飞行器停在原位不动？

armok · 发表于 2008-4-14 11:06:21

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阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！

一只鸟敢站在脆弱的枝条上歇脚，它依仗的不是枝条不会断，而是自己有翅膀，会飞。

plc_avr · 发表于 2008-4-14 11:14:30

这个思路不错！关键是如何检测在原位不动？

armok · 发表于 2008-4-14 11:19:23

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hemjidn · 发表于 2008-4-14 11:21:59

加速度和角速度都不能判定是不是动。必须要有参照物才可能做到停悬不动。

plc_avr · 发表于 2008-4-14 11:24:26

最好就是没有指令时，慢速下降至地面，不要什么都停了直接在半空中摔下来，那可就惨了:）炸机了，现在大部分好像外面卖的很少有这个功能。可能是我不知道吧。我没玩过这个东西。

armok · 发表于 2008-4-14 11:25:51

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kingofkings · 发表于 2008-4-14 11:27:29

传输指令应该问题不大，关于停悬我个人感觉是可以靠高精度的传感器和软件来解决的，不同的级别偏差就不一样，玩家可以忍受一个小时10米的偏差，专家就是一个小时1米？
以我的感觉，只要处理得当，把误差控制在理想的范围内，初期建立的坐标系统是足够作参考的，实在不行可以用GPS等来作标定

feng_matrix · 发表于 2008-4-14 11:27:59

一般的航模直升机，除遥控器外只装备一个单轴陀螺仪【如FUTABA GY401】
用来锁定Z轴的自旋，这个是最小配置
如果没有它靠遥控者手工平衡主轴扭矩，那几乎没人能玩了
除此之外再没有任何闭环自控装置
直升机姿态控制、航向控制、位置的偏移、高度控制等
都靠遥控者【眼－手协调】闭环控制，呵呵把人当成整个控制系统的一部分
飞航模者乐趣就在控制，如果全自控就没有乐趣了
比如一些眼晕的直升机3D动作，靠现有技术自控做出来还是很难的

后来为了减少初学者摔机以及模型航拍，有了姿态平衡装置，比如CPD4
它靠检测地平线上下背景光差异来保持直升机水平姿态【XY轴】

再后来有了德国的HeliCommand 3D平衡仪，据说加入3轴陀螺仪及像光电鼠标的逻辑
可以判断出机身的水平位移并纠正之，但价格不菲

armok · 发表于 2008-4-14 11:30:26

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kingofkings · 发表于 2008-4-14 11:32:12

【8楼】 armok 阿莫
哈哈，软件算法的工作有增多了，UC3 UP

feng_matrix · 发表于 2008-4-14 11:33:31

to : 【2楼】 armok 阿莫

德国的 MikroKopter 是部分做到你说要求的，他今年一个新的视频上就有
遥控者放手遥控器，让4轴依靠GPS自动飞行
在视频中可以看到4轴自动调整位置及高度
但是普通GPS模块的实际使用坐标精度在10M级别，高程更差
所以看到它自控飞行时上下左右无规律调整高度位移
距离阿莫的原地纹丝不动还有差异

kingofkings · 发表于 2008-4-14 11:36:46

【10楼】 feng_matrix
我还是以前那个思想，在误差范围内利用加速度来定坐标，需要的话用GPS来置位，有些东西是可以用高级算法来避免的

feng_matrix · 发表于 2008-4-14 11:41:11

to：【11楼】 kingofkings 技术火腿（KoK）

是的，三轴陀螺仪与三轴加速度可以组成一个简单的惯导系统
用来在小尺度弥补GPS坐标的精度误差，这个方案很好的
其实在一些高精度GPS设备中就是这么做的
可以把实际定位坐标精度提高到米级别甚至分米级
不过不要小看这个系统的软件复杂程度

armok · 发表于 2008-4-14 11:43:50

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feng_matrix · 发表于 2008-4-14 11:46:26

建议楼主去买一套油动直升机模型玩玩
即便不开发4轴控制系统
仅仅遥控航模在蓝天白云飞行
也是一件令人心情无比舒畅的事情
当然前提是不摔机，呵呵！

icefire · 发表于 2008-4-14 11:47:31

差分GPS（DGPS)用于测量时（可能有辅助基站），能到毫米级或更高精度。
商业运作的差分GPS能到米级。

feng_matrix · 发表于 2008-4-14 11:49:17

to 【13楼】 armok 阿莫

我以前业余帮别人写过汽车gps的程序
普通GPS模块【非差分】10M的精度是路测中总结出来的
并非象很多人只看理论数据的
一般汽车GPS系统在电子地图上能看出在那条路上跑
但在小马路的中间，还是左右侧就比较难了

hemjidn · 发表于 2008-4-14 11:51:29

我想四轴停悬的时间不长(小于2小时)记录着陆时速度(0速)用加速度积分，2小时后后把误差控制在某个范围内(1mm/s)?

kingofkings · 发表于 2008-4-14 11:51:40

【16楼】 feng_matrix
哈哈，GPS精度的确一般，很多时候是靠软件把车子定在道路上才有看上去比较精确的，如果一进入地图未登录的道路时，就会看到车子在“振荡”~~

ThinkCell · 发表于 2008-4-14 12:09:51

直升机悬停技术含量比较高哦，希望坛子里有高手能搞定。

bluemidi · 发表于 2008-4-14 12:16:03

我觉得做到在一个小范围里晃动应该不是很难的，再要求高估计就要比较好的传感器和好的算法了。

feng_matrix · 发表于 2008-4-14 12:24:54

to :【18楼】 kingofkings 技术火腿（KoK）

呵呵，车载电子地图总把定位点向最近的一条路上靠，是一种方法
还有一个简单办法是，把自身定位点屏显上搞大，定位点自身在屏幕上总能盖住马路
然后阻止用户把地图放大到精细级

bluemidi · 发表于 2008-4-14 12:26:39

【21楼】 feng_matrix

你好，我在MSN加了你。

feng_matrix · 发表于 2008-4-14 12:28:23

to ：【22楼】 bluemidi

我在线啊，没看到你啊

bluemidi · 发表于 2008-4-14 12:34:06

to: 【23楼】 feng_matrix

feng_matrix@yahoo.com.cn
这个是你MSN地址吗？

feng_matrix · 发表于 2008-4-14 12:44:53

不好意思写错了，应该是：
feng.matrix@yahoo.com.cn

armok · 发表于 2008-4-14 18:38:18

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sourceForge · 发表于 2008-4-14 20:23:49

有這東西的 http://www.5imx.com/shop/5imx-product.asp?productSort=298

armok · 发表于 2008-4-14 20:43:15

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xuechenghao · 发表于 2008-4-14 20:50:27

飞行器悬停应该是3个方向速度为0吧，并不是姿态为0，如果有风就很难保持定位了
常用的GPS大概有2m左右的白噪声，如果要做到一个小时在一米以内估计很难吧，即使结合惯导做卡尔曼滤波也很难。

hl0716 · 发表于 2008-4-14 20:55:57

军方都没有实现悬停,amork 你要是搞成这个了,估计要被军方挖去小心被迫充军啊

armok · 发表于 2008-4-14 20:58:51

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feng_matrix · 发表于 2008-4-15 10:52:55

to : 【30楼】 xuechenghao

这个目标很难做到
4轴系统如果在恶劣气象环境中，能做到全球1米的任务定位精度
那么这个东西不仅仅有商业价值，可能会有军事价值的

bluemidi · 发表于 2008-4-15 11:11:55

先确保在无风条件下的稳定度，然后再考虑能抗几级风。

mutoudonggua · 发表于 2008-4-15 11:21:49

高度得用无线电高度表了，GPS的高度数据误差为水平的2倍左右
如果想得到1m精度的定位数据，得自己制作基站才行。

armok · 发表于 2008-4-15 12:29:23

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redfoxen · 发表于 2008-4-15 12:38:19

阿莫，这种东西有的，在机器人上用的：图像位移定位；具体就是用黑白摄像机不停拍照，并逐帧判断像数点的特征判断具体位移量，在机器人上一般用256*256像素的黑白摄像头，每秒12帧，高速单片机判别，不用高度检测；这东西在小日本可以找到，但很贵，美元报价649.99；
国内也有这东西，不过只有军用品，市场上没得卖；

阿莫要是有兴趣，可以试试开发低分辨率的；

mutoudonggua · 发表于 2008-4-15 13:06:52

楼上狐狸说的道理，能够解决悬停问题，呵呵
不过个人认为高度还是需要的

mljda · 发表于 2008-4-15 14:16:09

图像识别！

邮购部那个摄像头改制一下！

或者谁能驱动普通30RMB的USB摄像头就好了。

feng_matrix · 发表于 2008-4-15 14:21:14

是否可用罗技光电鼠标里的那块带针_孔的芯片
加上一个面积稍大些的透镜来实现
能够在垂直1－3米范围内有信号即可

mutoudonggua · 发表于 2008-4-15 14:35:42

1-3米太小了吧
用激光不知可否，呵呵

feng_matrix · 发表于 2008-4-15 14:47:26

激光是可探测比较远的距离
但整个探测设备的体积和重量你能设计到多小呢？
德国人数百欧元的HeliCommand 3D也就几米的检测高度

mutoudonggua · 发表于 2008-4-15 14:51:12

要是只有3米
如何偷_拍啊，嘿嘿

玩笑，嘿嘿，别当真

激光光源可以选那种半导体激光管，很小，功耗也不大

feng_matrix · 发表于 2008-4-15 14:59:25

to : 【43楼】 mutoudonggua 木头东瓜

呵呵，我喜欢动手实验，其实你的想法我也想过的
我拆过光驱上的那个小激光头，可以简单的用功率管驱动可以发射相干性很好的激光束
但是相关的感光及信号处理并不是简单DIY能做好的

你不要小看罗技光电鼠中的那块芯片，它是光学、机械、电子及图象处理都涉及到的综合系统
而且价格也可以做到这么便宜
我猜想把光电鼠标上的塑料透镜，换成口径更大的玻璃透镜组
这个系统是否可以探测米距离的位移，而且鼠标的输出信号格式很简单哦

zhcool_521 · 发表于 2008-4-15 17:23:18

加1双轴倾角传感器和1个4HzGPS能做到每小时飘移1m（德国人的水平）。

bigworms · 发表于 2008-4-15 18:00:17

1。是否相对目前的位置在移动。(这个比较难)

使用地磁（磁阻）传感器就可以实现

gaoyanking · 发表于 2008-4-15 18:41:15

可以借鉴光学鼠标的的原理
用图像判断位移

armok · 发表于 2008-4-15 19:16:14

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windowsce · 发表于 2008-4-15 21:52:02

armok要先搞DSP嘛，只要理论算法够精确就可以啦。

开始的时候网友自行组织，如果真能达到较高水平，钱就不用发愁了，自然有人找上门送钱的。
要是"黑脸"光荣充军了，估计被迫充军的还有N多人。

zhcool_521 · 发表于 2008-4-15 21:52:26

地磁传感器有盲区，很多场合失灵！

zllfdd · 发表于 2008-4-15 23:00:33

光电鼠标确实觉得挺先进，好像在哪儿看过一篇文章说利用光电鼠标原理做汽车的速度计还是什么的，记不清了。
问题是鼠标的距离很近，它下面很确定的有一个鼠标垫。

bluemidi · 发表于 2008-4-15 23:11:44

巡航导弹远程奔袭时会利用地形匹配算法修正航向和高度的，
当然不会每时每刻都进行这种修正，应该是依靠自身的惯性
导航到某些点时进行修正，地形一般是通过卫星获得。

s99060 · 发表于 2008-4-16 04:44:57

有风没风啥关系,反正都是跑了嘛,传感器知道的

bluemidi · 发表于 2008-4-16 07:02:51

to:【54楼】 s99060

12级大风你认为能抗住吗？

mutoudonggua · 发表于 2008-4-16 08:28:54

巡航导弹一般在奔袭过程中有地形匹配（CCD实时采集地貌？）、GPS、内置地图、惯性导航等等，很高科技的说，呵呵

四轴也可以按照狐狸说的，做最简单的地形匹配然后加上GPS，呵呵

feng_matrix · 发表于 2008-4-16 09:57:27

to ：【55楼】 bluemidi

别拿12级风吓人家了
直径几公分的无刷电机带动十几公分的桨，产生的气流速度可以达到12级风速吗？
能做这种系统的人，早到研究院去了，不会在这里跟我们瞎掰了

mutoudonggua · 发表于 2008-4-16 10:02:50

12级风
汽车都不敢跑了啊，呵呵
夸张了些了，这种极限情况没必要考虑吧，我们又不是做无人海上救援空中平台啊

mljda · 发表于 2008-4-16 10:14:41

一般6楼的会有多少风速啊！

那位测一下先。。。

redfoxen · 发表于 2008-4-16 11:52:08

巡航导弹可不是图像匹配，而是用合成孔径雷达实时测绘飞行时的3维地形特征，再与机载计算机中的3维数字地图比较，再修正飞行路径；
美其名曰：3维数字地图地形匹配；
国产红鸟巡航导弹估计也用了这种东西；

机器人和近距飞行器还是用图像匹配最好，成本最低；不过高性能的单片机和匹配比较算法是个难题；

mutoudonggua · 发表于 2008-4-16 11:57:41

最终的目标确定会用到图像匹配
狐狸
嘿嘿

lcj8888 · 发表于 2008-4-25 11:30:51

阿莫！研究下这3轴陀螺仪对四轴的研发工作应该帮助！http://www.helibest.net/rc/vh-viewarticle.asp?id=388

watercat · 发表于 2008-4-25 12:42:01

超声测距+1024×1024分辨率CMOS图像传感器+数控变焦镜头+ARM926EJS，做到水平定位误差在高度的百分之二左右（即高度50米时水平漂移不超过1米），在理论上不会有任何问题——除非那地面是完全彻底的平板一块……

当然，考虑到实际情况，这个误差应该提高1倍左右——主要看数控变焦镜头和测距仪的本事了（10米开外的话，激光测距可能就会比较好用），同时，无论怎样，1米左右的水平定位精度是最容易实现的，再往下发掘的话，就不是一般的发动机和飞控能做到的了……

另外风力太强也不行……如果风力强到两次分析之间参照物已经离开取景框了，那么再怎样的算法也是扯……

还有就是，离地更高的话，就直接用GPS吧，已经离地百来米的话，没人看得出来这飞行器到底有没有在飘的……

sky1234567 · 发表于 2008-4-25 14:36:02

阿莫
我在这潜了好久了
飞控和惯导定位虽然复杂，但并不是无法实现。你讲的这些要求并不是很难实现。可能高手都很忙哈。
主要是坛子里的大部分是做工控（过程控制）和消费电子，虽然在硬件电路和编程技巧上有长处，但是在运动控制这方面经验较少。
你可以找一些常做这块的，比如在机器人_大赛中使用过惯导定位技术，或者类似惯导定位的，就会事半功倍。我现在在做一个自平衡小车，自己玩的，做完以后要是没上班，我肯定会开始玩这个。（我以前飞过油机，也玩过一阵板机，不过没坚持很久哈）

给您一个非常好的建议：把傻孩子抓过来做，他在建模，惯导上都很强，以前参加机器人_大赛时跟他交流过，我们在地上的小车精度都是cm级的。我觉得他要是不忙，肯定会有兴趣的！你跟他说只要把精度控制50cm级就好了!

armok · 发表于 2008-4-25 14:55:05

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sky1234567 · 发表于 2008-4-25 16:10:53

建议不要
没那么多时间学新的啊
不过AVR32的性能肯定好。。。

smry · 发表于 2008-4-25 20:53:40

我觉得,关于定位,首先就是要将四个电机的转速或者所产生的升力要调整到一样.这样是不是可以测每个桨的转速,然后自动调节,这个可以做为辅助调节.关于测转测,然后调节四个电机的转速到同一个速度,这个应该很好办到.

armok · 发表于 2008-4-25 21:15:49

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sky1234567 · 发表于 2008-4-25 21:56:35

这种倾角传感器精度和速度都不错，，不过有点贵，单轴285元，双轴31元5，应该还有便宜的，事实证明他很耐摔~~

http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=993551&bbs_page_no=1&search_mode=4&search_text=sky1234567&bbs_id=9999

sky1234567 · 发表于 2008-4-26 08:46:25

想了一下
用AVR做还是有局限，用AVR32做性能上有保证

kortan · 发表于 2008-5-1 00:57:05

倾角可以用陀螺仪和加速度传感器的数据经过卡尔曼滤波器得到。高度可以用大气压力高度计或者其他测距传感器得到。位置用GPS误差太大，用惯性器件时间长了有漂移，很难得到，所以就很难达到空中静止不动。

kb6mcc · 发表于 2008-5-1 03:27:51

这取决于全球性定位系统的位置更新率。低成本GPS 是1Hz 。昂贵的GPS 位置更新率从5hz 到15hz . 如此, 从设计观点上要知道在一秒没有GPS时, 它漂移范围多大.

cjhien · 发表于 2008-5-2 10:08:59

我说一句哈
潜水很久了，一直对这个四轴项目非常感兴趣，本人现在北航工作，刚刚留校的。

四周飞行器的惯导问题，我觉得没有那么严重了，原因有三：
1四轴飞行器的动态范围不大，不像导弹系统动不动就10g;
2电力驱动的四轴飞行器，留空时间很短，我觉得能做到20分钟已属不易，因为会有一定的载重（相机总要有一台吧），空机留空时间长意义不大；
3即使需要稳定图像匹配，现在也有成熟的算法，我们可以直接从相机中取出图像来做，只要和闭环控制系统做个简单的连接就可以了。
希望老大们考虑一下，

cjhien · 发表于 2008-5-2 10:12:01

再补充一下，原地自旋由于陀螺飘移无法避免，但是原地保持水平不倾斜，难度不是很大，那个倾角传感器就是正交的加速度计，商家为了多赚钱换了个名字而已。
请问谁知道德国的那台四轴留空时间有多长？谢了

kb6mcc · 发表于 2008-5-3 03:29:14

You rights! 15 to 20 minutes flight time is the most for all quadcopter like MK, UAVP and X-UFO with payload around 30 to 50oz.

overoo · 发表于 2008-5-7 18:05:34

至少可以让飞行器自己完成部分动作，

RickyZhou · 发表于 2008-5-7 19:15:28

配合陀螺仪与加速度传感器, 如果算法恰当, 漂移可以忽略不计的.

就正如模型直升飞机用的带锁尾功能的陀螺仪, 基本上悬停10分钟也没有发现漂移

RickyZhou · 发表于 2008-5-7 19:18:19

图像匹配的算法非常非常困难, 相信能开发出来的人并非池中物

然而用差分gps可以达到厘米级的精度, 5HZ GPS可以保证数据的更新速度

sctwp · 发表于 2008-5-16 20:18:33

就目前我知道的情况，暂时不存在这样的飞机。如果是只做一，二台在空中停留一定的时间（用秒作单位）是可以做到，但长时间没有指令不太现实，即使有指令，高手也不能在空中停飞较长时间（可能仍要用秒做单位）。批量生产更是不可能。

linwj · 发表于 2008-5-23 14:40:52

到 http://www.microdrones.com/ 看看，他们可以做到。

tongxing · 发表于 2008-5-23 20:51:27

感觉理论上讲高度和方向应该可以高度用距离传感器不断的测出离地面高度，方向用地磁传感器，但是前后左右的平移就需要GPS了吧，当然，前提是不超过测距传感器的有效范围和地磁也能正常工作的前提下。

tongxing · 发表于 2008-5-23 20:54:22

PS:AVR32的情况怎么样了啊，很关心呢。。。最近怎么没有消息了呢？
还有ATNGW100用邮购部400块的avrisp MKII下载线可以吗？也就是不用JTAG MKII，那样只不过少了仿真功能吧?如果可以用NGW100+AVRISP MKII也是不错的，1000出头就能学AP7000了。

armok · 发表于 2008-5-23 21:00:53

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四轴飞行分解讨论一： 可否做到遥控器没有指令时，飞行器停在原位不动？

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！

四轴飞行分解讨论一：可否做到遥控器没有指令时，飞行器停在原位不动？