Wie implementiere ich eine genaue Entfernungsmessung (zum Boden) auf einem ebenen UAV für Höhen über 10 m?

Wie implementiere ich eine Entfernungsmessung von Drohne zu Boden für Autopilotlandungen in Höhen über 10 m? Ich fand Ultraschall zu ungenau, geschweige denn GPS. Die maximale Höhe beträgt 1000 m, Vmax 100 km / h, Vaverage 72 km / h. Die Drohne ist planartig, kein * Copter oder so.

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Sie suchen wahrscheinlich nach einem Radarhöhenmesser, aber ich denke, dass 1000 m Höhe eine Herausforderung sein wird, wenn Sie ihn selbst bauen möchten, da die Leistung erforderlich ist, um in einer solchen Entfernung eine nachweisbare Reflexion zu erzielen. Einige hundert Meter sind möglicherweise ein realistischeres Ziel für hausgemachtes Radar mit geringer Leistung.

Hier ist eine schematische Darstellung des Radar-Landehöhenmessers, der bis zu 1000 Fuß nützlich ist.

In echten Flugzeugen haben sie sowohl einen Radarhöhenmesser als auch einen barometrischen Höhenmesser. Der barometrische Höhenmesser wird in höheren Lagen verwendet, und der Radarhöhenmesser wird während des Starts und der Landung verwendet, um die Entfernung zum tatsächlichen Boden zu messen (dh in Höhen, in denen Änderungen der Geländehöhe ein erhebliches Problem darstellen - normalerweise 5000 Fuß).

In der Realität ist ein einzelner Sensor wahrscheinlich nicht genau genug, um das zu tun, was Sie wollen. Das meiste, was ich weiß, bezieht sich auf FTF (Bodenfahrzeuge), aber ich denke, dass einige der gleichen Prinzipien gelten.

Sie möchten wahrscheinlich eine Kombination von Sensoren verwenden, um die Genauigkeit zu erhalten, die Sie benötigen. Einige davon können sehr teuer sein.

• GPS: Ein Standard-GPS-Modul sollte in der Lage sein, eine Genauigkeit von ca. 1 m +/- zu erreichen. Wenn Sie zu einem Differential-Setup aufsteigen (eine Station am Boden, eine im Flugzeug), sollten Sie in der Lage sein, deutlich mehr Genauigkeit zu erzielen, jedoch zu viel höheren Kosten. Etwa 10 cm oder sogar 1 cm sollten möglich sein (mit Geschwindigkeitsdaten), jedoch mit deutlich höheren Kosten.

• INS: Sie können Ihr GPS-System durch Zwischenmessungen ergänzen. Der Boom bei MEMS-Geräten hat relativ gute Festkörpersensoren zu Verbraucherpreisen verfügbar gemacht. Das Hinzufügen von Beschleunigungsmesser-, Gyrometer- und Magnetometerdaten zu den GPS-Daten sollte das Signal genauer machen und mögliche "Störungen" in Ihren GPS-Messwerten berücksichtigen.

• Funkunterstützte Navigation: Ich bin nicht ganz auf dem Laufenden, aber viele Flughäfen verwenden eine Funkunterstützung, um die Flugzeuge zu landen. Möglicherweise können Sie untersuchen, wie diese Systeme tatsächlich funktionieren, und Ihre eigenen Systeme implementieren (natürlich legal).

Für einen detaillierteren Blick auf einige dieser Überlegungen würde ich DIYDrones ausprobieren. Sie haben einige ziemlich eng integrierte Systeme mit GPS, INS, Barometern und einer großen Anzahl anderer Sensoren zusammengestellt. Sie haben auch einige der schwierigen Filterprobleme gelöst, die mit mehreren Datenquellen in einem Flugsystem verbunden sind.

Ein Barometer würde gut funktionieren, wenn Sie eine Auflösung von etwa 10 cm erhalten. Das einzig schwierige ist, dass Ihre Drohne den Luftdruck in Bodennähe kennen muss und dieser sich mit dem Wetter ändert.

Wenn Sie eine wirklich leistungsstarke Standortkontrolle wünschen, werden Sie wahrscheinlich nicht um ein visionsbasiertes System mit einem Hochleistungscomputer herumkommen, das die Landebahn erkennen und die richtige Zone mit der richtigen Geschwindigkeit treffen kann.

Wenn Sie auf Landeplätzen landen, die unter Ihrer Kontrolle stehen, würde ich mehrere Funksender um den Standort platzieren und die Signalleistung vergleichen. Dies ist der einzige zuverlässige und einfach zu implementierende Weg.

Wenn Sie irgendwo landen möchten - nur GPS (+ -1 m in den USA möglich), Ultraschall- oder Lasermessungen sind gültige Optionen, aber keine davon ist perfekt.

Ein Laser-Entfernungsmesser bietet Ihnen eine gute Präzision und Genauigkeit und ist für Ihre erwartete Entfernung ausgelegt. Er kann jedoch (aufgrund der Optik) schwer sein und die Entfernung zu einem Punkt und nicht zu einem größeren Bereich auflösen.

Das Messergebnis kann sich schnell ändern, wenn Sie über ein Gebiet fahren, das sehr unterschiedlich ist (z. B. ein Wald oder eine Stadt), und es kann schwierig sein, über reflektierende Oberflächen wie Wasser, die nicht viel von dem zurückgeben, einen Messwert zu erhalten strahlen in die Richtung, in die es kam.

Dies sollte jedoch als Option in Betracht gezogen werden. Consumer-Hand-Entfernungsmesser für Jagd oder Golf kosten zwischen 50 und über 200 US-Dollar. Ich bin mir nicht sicher über die kommerziellen Preise für die Integration in ein System wie ein UAV.

Ich wollte das schon immer mal ausprobieren:

Montieren Sie eine nach unten gerichtete Kamera am UAV. Die Qualität ist meist irrelevant. Nehmen Sie in einem festgelegten Intervall Frames davon. Analysieren Sie Bildpaare, um festzustellen, wie schnell sich der Boden zu bewegen scheint. Hier gibt es viele Optionen für Algorithmen. Angesichts Ihrer GPS-Geschwindigkeit (nicht der Fluggeschwindigkeit!) Können Sie nun feststellen, wie schnell Sie tatsächlich fliegen und wie schnell sich der Boden zu bewegen scheint. In 0 Höhen beträgt die (richtig skalierte) scheinbare Bewegung 1: 1. Wenn Sie an Höhe gewinnen, verlangsamt sich die scheinbare Geschwindigkeit des Bodens.