Ориентация на местности без GPS
Здравствуйте.
У меня такой вопрос: как можно ориентироваться в полете на местности без использования GPS или ГЛОНАСС-систем?
Есть мысль поставить несколько мачт с маяками по краям площадки и по запаздыванию сигнала ориентироваться в пространстве (меня пока интересуют только плоскостные координаты, то есть без Z), но … там нужна очень высокая точность измерения времени, такой схемки нигде не добыть.
В целом, задача сводится к тому, чтобы на экране показать цифры, зависящие от конкретного положения БПЛА (они могут быть даже относительными). Главное чтобы если БПЛА окажется в той же точке пространства, цифры повторились (я на этом строю систему управления).
Может вы чего-нибудь посоветуете?
Можно не время мерять, а сдвиг фазы… А вообще какая точность нужна?
А можно поподробней про ориентацию со сдвигом фазы?
Точность - до 1-3 метров (площадка небольшая).
Потребуются маяки, точно синхронизированные по времени и частоте. Для них должны быть известны точные (пусть и относительные) координаты. По деньгам такую систему потянете? И чем GPS не угодил?
ориентацию со сдвигом фазы?
Вы, очевидно не представляете, какого порядка величины Вам придётся измерять, чтобы померять “сдвиг фазы”?
Это потребует сложнейшего и точнейшего оборудования…
Вы бы обрисовали задачу-может что то дельное и посоветуем?
Может вы чего-нибудь посоветуете?
Советовать - это не дома строить. Посоветуем 😃
Первая мысль (обычно самая правильная):
Вокруг полетной площадки рисуем равносторонний треугольник, в вершинах которого устанавливаем ИК видео камеры, так, что бы каждая “просматривала” всю полетную зону. На самолет устанавливаем инфракрасные (что бы легче было отслеживать камерами), промодулированные (что бы не мешали внешние засветки) источники света. По картинке на каждой камере, вычисляем угол к самолету. Зная расстояние между камерами, и три угла, вычисляем местоположение самолета.
Более того,
- таким способом можно отслеживать и Z координату;
- применив разную модуляцию источников ИК излучения, можно одновременно отслеживать несколько самолетов.
.
Какая должна быть математика, думаю, не нужно объяснять? 😉
.
Сложно? Но это, всё-равно, В РАЗЫ проще, чем если захочешь строить самопальный ЖиПиэС (с измерением сдвига фазы)
Похоже на хим- или биозащиту растений 😃.
А не проще поставить три маяка на одной частоте, модулировать разными НЧ, а на борту - пеленгатор? Вроде так по радиостанциям штурмана еще до 2ВВ ориентировались. Да и щас улетевшие таймерки подобным способом ищут.
Вы, очевидно не представляете, какого порядка величины Вам придётся измерять, чтобы померять “сдвиг фазы”?
Ну почему же? Вполне представляю 😃 Но я ведь и не говорил, что это посто 😃 Хотя однозначно проще, чем:
Потребуются маяки, точно синхронизированные по времени и частоте.
А можно поподробней про ориентацию со сдвигом фазы?
Если грубо, то по 4 сторонам площадки ставятся 4 передатчика на разные частоты, на борту ставятся 4 приемника на эти частоты. Выходы ПЧ с приемников попарно (с противоположных сторон площадки) анализируются на предмет разности смещения фаз в ту или иную сторону, что-то наподобие ФАПЧ.
Выходы ПЧ с приемников попарно (с противоположных сторон площадки) анализируются на предмет разности смещения фаз в ту или иную сторону, что-то наподобие ФАПЧ.
И чё? Что дают эти передатчики, работающие в режиме “кто как хочет, так и дрочит”
У тебя что передатчики будут синхронизированы?
По атомным часам?
А плюс, математика в приемнике. Здесь ПИКами и АТмегами не отвертеться. DSP реализуешь?
Не, не реально (сумашедше дорого)
Что дают эти передатчики, работающие в режиме “кто как хочет, так и дрочит”
Промежуточную частоту.
У тебя что передатчики будут синхронизированы?
От них этого не требуется. Требуется только стабильность несущей и промежуточной.
А плюс, математика в приемнике. Здесь ПИКами и АТмегами не отвертеться. DSP реализуешь?
Как раз в этом случае можно отвертеться вообще от сложной математики, разность фаз выделяется на железячном уровне. А вот в Вашем варианте с камерами без приличной математики не обойтись 😃
GPS, кстати, дает погрешность плюс-минус 0-10 метров…
И вот, накидал иллюстрацию к методу сдвига фаз.
Пусть красный синус - сигнал от левого приемника, синий - от правого. ФАПЧ синхронизируется по фазе красной синусоиды. На первом рисунке приемник находится где-то близко к центру. В момент синхронизации по фазе красной синусоиды до фазы синей синусоиды остается небольшой сдвиг. Теперь перемещаем приемник влево. При этом фаза левой синусоиды у нас смещается во времени в чуть более раннюю область на dt из-за сократившегося расстояния до передатчика, а фаза правой - наоборот начинает еще больше отставать на dt из-за увеличившегося расстояния до правого передатчика. В результате на выходе ФАПЧ имеем увеличение напряжения в плюс.
ЗЫ: Естествено, должны выполняться некоторые условия:
- размер площадки должен быть не больше длины волны ПЧ
- необходимо будет при каждом включении системы калибровить ее - фиксировать приемнику центр площадки
- для создания такого девайса мало просто уметь держать паяльник 😃
😃))
AndyBig, если не против, давай “на ты”
Ключевое слово: СИНХРОНИЗАЦИЯ передатчиков !!!
Это хорошо, что синяя синусоида у тебя рядом с красной. А при следующем включении, она вообще в противофазе окажется - синий передатчик, ничего не должен красному!
Дельта Тэ, это хорошо, но вот возьмет и синий передатчик “уплывет” на пару пико (нано, микро)Секунд (от нагрева например) и как?
Поэтому, на спутниках ЖПС стоЯт атомные часы и очень много сделано для синхронизации этих передатчиков.
Требуется только стабильность несущей и промежуточной.
Неправда, требуется когерентность всех ПЧ. Реализуется реперным маяком и ретрансляторами дальномерных маяков с ФАПЧ на борту. Без PLD/DSP, на железячном уровне, точность будет намного ниже чем у GPS.
Это хорошо, что синяя синусоида у тебя рядом с красной. А при следующем включении, она вообще в противофазе окажется - синий передатчик, ничего не должен красному!
Я ведь написал про начальную калибровку при включении, которая и фиксирует определенную разницу фаз как ноль 😃 Дальше пляшем относительно этого значения в плюс или минус.
Дельта Тэ, это хорошо, но вот возьмет и синий передатчик “уплывет” на пару пико (нано, микро)Секунд (от нагрева например) и как?
1 пикосекунда - 3 мм, 1 наносекунда - 3 м. На микросекунду уже не уплывет, иначе надо просто выкинуть этот генератор 😃 Во-первых, это укладывается в заданную автором точность, во-вторых никто не отменял той же термостабилизации задающего генератора 😉 Да и без термостабилизации точность будет приемлимой, если генератор построен не на RC-цепочке 😃
Скажем, площадка - 100 метров. Берем длину волны 100 метров - это 3 Мгц, это период 0.3 микросекунды. На сколько может уплыть кварцевый генератор? Особенно если условия у всех передатчиков будут примерно одинаковы (не будет же один работать при минус 10 а второй при плюс 40) 😃 Но если уж требуется совсем большая точность, то делаем один генератор ПЧ и разводим его сигнал по передатчикам. Но это уже извращение для данной задачи, имхо 😃
Поэтому, на спутниках ЖПС стоЯт атомные часы и очень много сделано для синхронизации этих передатчиков.
Угу, только там точность несопоставимая с требуемой здесь.
Неправда, требуется когерентность всех ПЧ.
В идеале - да. На практике для недолгих замеров - не обязательно. Но даже если и заморочиться этим, то в качестве опорной частоты можно им подсунуть любой другой передатчик.
хм…
на словах красиво…
но где-то подвох…
не соображу уже сейчас…
Подвохов будет полный мешок если браться реализовывать это на практике, но все они преодолимы.
Правда, я бы не взялся за такое 😃
По количеству постов я понимаю, что тема вам тоже заинтересовала.
В, общем-то, давайте я обрисую задачу, быть может вы что-то мне посоветуете.
Нужно на площадке, максимум 1*1 км четко нанести координатную сетку (пусть и относительную), причем точность до 3 (ну максимум 4-5) метров.
Делается самолет-наблюдатель для страйкбола. Есть летающий вариант на GPS, правда квадрокоптер. Точность просто ужасна: бывает, что и видит человека, а координаты выдает от точки аж на 25 метров в сторону.
Что еще хочу сделать: автоматическое нахождение людей или объектов в траве/снегу и выдачу их координат.
Собственно, с проблемой нахождения точных координат и обратился.
Оптика ни разу не подходит, так как местность может быть холмистая.
И на сколько динамично нужно определять координаты? Пять раз в секунду или достаточно будет и одного раза в пять секунд?
Хм, да я думаю, что раз в пять секунд будет самое то.
В будущем планирую реализовать зависание над точкой. Хотелось бы сразу задел для этого оставить. )
Если раз в 5 секунд достаточно, то не заморачивайтесь и делайте на GPS. Для избегания больших скачков берите GPS-модуль, выдающий координаты 5 раз в секунду и проходитесь математикой по накопленным за 5 секунд 25 координатам. Имхо, даже простое усреднение должно дать Вам достаточную точность. Можно еще добавить анализ и усреднение не только координат, но и векторов движения.
В будущем планирую реализовать зависание над точкой.
Ну если не будете висеть в шквальный ветер и никто не будет давать пинков коптеру, то тоже хватит усредненных координат 😃
Ладно, завтра закуплюсь, на выходных испробую и отпишусь. Спасибо! )
Просто посмотрите как у GPS-модуля выдаются координаты при плохой видимости спутников. Заодно будет видно действительно ли он расчитывает координаты 5 раз в секунду или считает 1 раз, а остальные 4 раза выдает повторения или попытки предсказать 😃
Если погрешность вызывает хаотичный разброс результата вокруг действительных координат, это можно нивелировать математикой. Я присматривался к автомобильным GPS, они ведут себя именно так, и у меня получалось нивелировать погрешности, анализируя векторы. Правда, у меня была немного другая задача и в моем случае это практически не улучшило требуемого параметра…
Спасибо.
Основная проблема с GPS - низкая точность. У моего приятеля есть квадрокоптер с Arduino ArduPilot, короче весьма точно собранная копия их официального коптера. Мы его запускали и получили, что точность “зависания” над местом - цилиндр, дельта высоты +/- 1,1м, дельта разлета - до 5-20 метров. Особенно если запускать в пасмурную погоду.
Поэтому и была мысль что-то свое собрать. Или хотя бы поисследовать.
Я брал выход приемника GPS - того, что идет вместе ArduCopter - MediaTek MT3329 GPS 10Hz. Там разброс довольно значителен - метров до 5, бывает (не знаю почему) и 10 и 40 однажды было…
Хотя американцы, к примеру diydrones.com/…/excellent-arducopter-gps-and тут неплохо демонстрируют как он зависает и висит… хз.
Там все действительно так сложно - со своей версией GPS? Посоветуйте, что хоть почитать можно по тематике.
А в современной авиации аналоги gps не используются? Может оттуда идей понабирать?
Спасибо за ваши ответы.
А в современной авиации аналоги gps не используются
Ну, почему же?
Используются и в авиации и- более массово, в геодезии. www.rusgeocom.ru/…/sputnikovoe-oborudovanie/
Такие приборы- до 30 см точность дают.
Правда, ценники тамошние- вряд ли понравятся 😢
Что еще хочу сделать: автоматическое нахождение людей
Ну, людей то в траве- без проблем: тепловизор…
Ценник- от 5 тыс $ 😃 www.thermoview.ru/teplovizor/fluketi10-25/
Если приплюсовать ещё ЖПС из предыдущего поста- небольшой Боинг получается 😃
По цене.
Я брал выход приемника GPS - того, что идет вместе ArduCopter - MediaTek MT3329 GPS 10Hz. Там разброс довольно значителен - метров до 5, бывает (не знаю почему) и 10 и 40 однажды было
До 5 метров нормально. Заявлено +_3метра. У нас нет коррекции ГПС, в отличие от США, Европы, Японии.
Говорят, что MTK и Ublox выдают честно свои 10 и 4 Гц без экстраполяции. Поэтому МТК рекомендуют для авиа\авто.
Если погрешность вызывает хаотичный разброс результата вокруг действительных координат
Я бы не сказал. Погрешность на плоскости Широта-Долгота размазана в виде овала за 10 минут, скорее всего, из-за неравномерного распределения спутников. Возможно, стат. характеристики специально портят. За сутки получится круг, но тут влияет смещение спутников (?)