КАК ПРАВИЛЬНО ПОДКЛЮЧИТЬ КВАДРОКОПТЕР К ТЕЛЕФОНУ

Рассказываем и показываем как подключить дрон к телефону правильно. Подробнее о типах подключения, надежном креплении и лучших программах для Айфона и Андроида, читайте ниже.

Скачать приложение Appstore / Google Play

Чтобы законнектить летательные аппараты к мобильнику, нужно сделать четыре действия.

1. Скачать приложение для нужной модели дрона (как правило, о нем рассказано в инструкции к дрону).
2. Пустить в ход квадрик и активировать на нем Wi-fi.
3. Включить Wi-Fi на мобилке/планшете и законнектить его к «сети» дрона. Для этого нужно подсоединиться к сети, которая будет называться как модель подключаемого дрона. К примеру «DJI Mavic» или «Xiaomi FIMI».
4. Зайти в приложение на телефоне и с помощью пошаговых действий, указанных в нем, управлять летающим девайсом.

Если в инструкции к коптеру нет нужного приложения, следует воспользоваться одним из 10 универсальных для iPhone и Android:

• FreeFlight Pro — работает с устройствами BEBOP и SCYCONTROLLER;
• DroneDeploy — приложуха для моделей DJI с расширенным планом полета и настройки автопилота;
• SYMA FPV — для работы с коптерами SYMA;
• Litchi — приложение управляет коптерами DJI Mavic / Phantom / Inspire / Spark;
• UgCS — еще одна аппка для DJI;
• Pix4D — универсальный скрипт, который позволяет заранее прописать траектории полета над местностью;
• DroneDeploy — программа для дронов DJI;
• Propeller Aero — приложение для детального изучения местности;
• Raptor Maps — универсальное приложение, что будет работать с многими дронами;
• Wi-Fi UFO — позволяет управлять дроном с мобильного. Главное, не отправлять его слишком далеко, иначе потеряется Wi-Fi коннект.

Интересная статья: Что лучше, квадрокоптер или вертолет: 4 отличительные особенности

Подключение через WiFi

Предусмотрены три варианта, как подключить квадрокоптер к телефону:

• коннект с устройством через Wi-Fi;
• коннект к пульту через Wi-Fi;
• подключение через кабель к пульту.

Если есть возможность подсоединиться к пульту, — это самый простой вариант. Желательно им и воспользоваться. В пульте установлен более мощный приемник, с радиусом действия до 3 км (как DJI Mavic Mini). Если же подключить Wi-Fi к дрону через мобилку, девайс может отдалиться максимум на 30-50 метров. Сами понимаете, разница очевидна.

Для тех, кто интересуется, как работает Wi-Fi коннект: оба девайса объединяются в общую локальную сеть, где телефон передает данные по управлению дроном, а квадрокоптер принимает и мгновенно отзывается на них. В свою очередь, на мобильном видно, что снимает камера девайса. 

Такая система контроля подойдет как для тех, кто только учится управлять квадрокоптерами (часто в дешевых моделях нет пульта). И для тех, кто хочет улучшить опыт съемок.

Продвинутые мобильные приложения для квадрокоптеров расскажут о погоде, силе ветра, разрешенных и запрещенных зонах для съемки и т.д. 

Чем дальше будет улетать дрон, тем больше будет задержка между командой и движением летающего девайса. К примеру, улетев на 50 метров, бюджетная модель будет показывать изображение с задержкой в 2-3 секунды. Особенно остро эти цифры чувствуются в городской среде.

В тему: ТОП-3 лучших производителей дронов — рейтинг производителей квадрокоптеров

Управление дроном с помощью пульта или смартфона на выбор пользователя

Когда коптер подключится к телефону, можно смело приступать к волнующей части работы с дроном — управлением в полете. 

Предусмотрены три варианта работы с устройством через мобилку.

1. Использование виртуальных кнопок внутри интерфейса программы
Мобилка выступает заменой джойстика.
2. Настройка режимов полета и тонкие подстройки камеры

Телефон заранее программирует автопилот «рейса», где можно проработать часто используемые или сложные полеты.
3. Всё, что «видит» камера, транслируется на дисплее смартфона
Юзер получает сбоку этого же изображения кнопки управления полетом. Получается такой себе авиасимулятор в режиме реальности под названием First Person View.

В целом, управление простое. Мобильные геймеры и вовсе будут как в «своей тарелке». Правят дроном так же, как и самолетом на авиасимуляторе. Если пользователь не особо играет в мобильные игры, он овладеет навыком управления коптером за 10-15 минут с помощью понятных подсказок, указанных в приложении по управлению квадрокоптером. 

Четыре совета для начинающих.

1. Не спешите сразу взимать в небо. Первые несколько полетов лучше провести на высоте 2-3 метра.
2. Первые разы лучше запускать дрон подальше от высоток и деревьев — чтобы девайс случайно не врезался в них.
3. Если приложение предлагает включить виброотдачу, следует этим воспользоваться. Прочувствуете управление через пульсацию.
4. Для съемки в полете на превью выставлять минимальное качество изображения. FullHD видео сохраняется на microSD флешку, а вот «пиксельное» превью уменьшит задержку изображения. 

Читайте: 16 уникальных способов применения квадрокоптеров

Часто возникающие сложности и их решения: таблица

В большинстве случаев коннект квадрокоптера со средством управления проходит без сучка и задоринки. Однако иногда возникают проблемы, которые можно и нужно решать безотлагательно. 

Основные траблы и их решения собраны в таблице:

Только лучшее: ТОП-5 квадрокоптеров (дронов) DJI 

Селфидрон — что это и как им управлять

Это тип квадрокоптеров, которые ориентированы исключительно на работу с мобилкой. У таких моделей не редкость отсутствие пульта. Поэтому устройство по стоимости дешевле в 2-3 раза привычного нам квадрокоптера.

Предназначение такого гаджета — возможность сделать селфи с высоты в несколько метров. При использовании селфи-палки, в кадр часто попадает только верх туловища и совсем немного красот на фоне. Селфи-дрон решает эту проблему. Он позволяет снять даже самую большую компанию в полный рост и так, чтобы все поместились в кадр. Более того, с ним можно легко снимать окружающие красоты. Девайс поднимается на несколько метров вверх и улетает на 40-50 метров вдаль.

Чтобы лучше понять особенности устройства, смотрите его плюсы и минусы в таблице:

Следует учесть, селфидроны в большинстве случаев управляются только с мобилки. Так что тем, кто привык к физическому джойстику будет сложно перестроиться.
 
Подытоживая вышеописанное, управлять квадрокоптером со смартфона сможет каждый! Главное, дать себе немного времени привыкнуть к новому стилю контроля.  

Ликбез: Как выбрать квадрокоптер для ребенка: 6 основных критериев

Как управлять квадрокоптером: научим управлению дронов — советы по запуску коптеров

Принцип полета и управления дронами

Выделим два вида квадрокоптеров: классический и FPV. Различаются они управлением и способом визуального контроля.

Для управления стандартным дроном используется специальный пульт, через который вы контролируете полет, а еще смартфон или планшет, куда выводится изображение с камеры и данные о полете.

FPV — это система управления полетами от «первого лица» — First Person View. Так же, как и в классическом дроне, для управления используется пульт, но картинка с камеры квадрокоптера приходит уже не на смартфон или планшет, а на специальные очки.

Режимы полета коптеров

Классический квадрокоптер имеет два типа режимов полета: стандартные и интеллектуальные.

Стандартные режимы полета классического дрона

• Режим позиционирования. Он же P-Mode. Основная его суть — лететь стабильно, плавно, обходя препятствия, что позволяет GPS.
• Спортивный режим. Предназначен для предельных скоростей полета. GPS продолжает помогать в позиционировании дрона, но оптические датчики в этом режиме уже не работают.
• Режим ориентации. В этом режиме GPS отключен. Для удержания высоты дрон использует внутренний барометр. А вот зависнуть на одной точке самостоятельно в таком режиме коптер уже не может. Если подует ветер, он полетит вместе с ним.

Интеллектуальные режимы полета классического квадрокоптера:

В классические дроны встроены программы управления с готовыми сценариями съемки. Это и есть интеллектуальные режимы. Например, преследование движущегося объекта, облет по орбите, следование по заранее заданному маршруту и даже полностью автоматическая съемка объекта, который вы выделяете в приложении на смартфоне.

Режимы полетов квадрокоптеров FPV:

• Режим Angle (режим самовыравнивания). Дрон автоматически возвращается в горизонтальное положение — определенный угол ограничен настройками.
• Режим Horizon (режим самовыравнивания). Доступен автоматический возврат дрона в горизонтальное положение. Угловое движение ограничено не полностью, поэтому коптер может сделать переворот.
• Режим Acro (акробатика). При таком режиме требуется ручной возврат дрона в горизонтальное положение. Угол наклона квадрокоптера при движении определяется скоростью вращения дрона вокруг оси.

Советы по выбору первого квадрокоптера

Какой конкретный дрон выбрать первым для начала — вопрос сложный. Есть много разных подвидов и комплектаций, но на первое время лучше выбрать что-то небольшое. Если говорить о классических квадрокоптерах, то присмотритесь к модели R-Wings RWA 333.

Квадрокоптер R-Wings RWA333

У него три программы, он может зависать в воздухе и следовать за вами. Пульт дистанционного управления идет в комплекте. Камера может снимать видео в 2К-формате, фото — с разрешением до 2 Мп.

Цена: 24 999 р.*

Смотреть товар

Цена: 24 999 р.*

Смотреть товар

Если мы говорим про классические квадрокоптеры, то интересные варианты есть у компании DJI. Это может быть серия AIR или MINI.

Квадрокоптер DJI Mini SE Fly More Combo White

Практически любой человек, хорошо изучивший инструкцию, сможет безопасно запустить дрон с первого раза. Инструкция должна быть изучена от и до. В квадрокоптерах компании DJI есть режим пилота-новичка, который поможет разобраться в тонкостях пилотирования, будет давать подсказки и ограничит дальность и высоту полета.

С FPV-квадрокоптерами ситуация обстоит сложнее — с ними новичкам сложно. Перед первым полетом нужно долго тренироваться в симуляторе, например DCL или Liftoff.

Цифровая версия игры THQ-NORDIC DCL — The Game (PC)

Это, по сути, компьютерные игры. Подключаешь джойстик от коптера — и учишься «летать». Лучше всего сразу учиться в режиме Acro: это самый сложный режим, но все профессионалы используют именно его. Если научитесь управлять квадрокоптером в этом режиме, то с остальными справитесь на раз-два.

Цена: 999 р.*

Смотреть товар

Цена: 999 р.*

Смотреть товар

Если хотите сразу сильное, более профессиональное и технологичное устройство, отличным вариантом станет DJI FPV FD1W4K 8GB.

Квадрокоптер DJI FPV FD1W4K 8GB

Качество видео здесь заметно выше: 4К. Это уже готовый комплект со всем необходимым, в том числе с полностью настроенным пультом. Ничего программировать не надо: покупаете, открываете коробку, и сразу можно «взлетать».

Цена: 199 999 р.*

Смотреть товар

Цена: 199 999 р.*

Смотреть товар

Пульты управления дроном

Управление разных моделей классического дрона обычно устроено одинаково, поэтому пульт такого устройства можно назвать универсальным.

Научиться управлять квадрокоптером легко. Перемещение левого стика вверх и вниз отвечает за набор и снижение высоты, а если стик перемещать вправо или влево, то дрон будет вращаться по часовой стрелке или против. Правый стик отвечает за перемещение коптера относительно носовой части вперед, назад, вправо и влево.

На пульте есть функциональные клавиши, рычаги и колесики, но их расположение и назначение зависит от модели. Стандартно даже у простых моделей есть колесо, управляющее наклоном камеры, рычаги переключения режимов полета и клавиши, отвечающие за умный возврат домой, запись фото и видео и остановку задачи. Еще обычно есть несколько клавиш, с помощью которых пилот может сам запрограммировать квадрокоптер на какую-нибудь функцию, например центровку камеры по оси или включение подсветки. Если очень хочется, то в любой программе назначения клавиш и стиков можно изменить.

Специальный пульт FPV — это полностью программируемое устройство, каждый пилот подстраивает его под себя. Есть рычаг запуска и выключения двигателя, рычаг переключения режимов полета, рычаг возвращения домой, рычаг для включения поискового маячка и клавиша записи видео.

Также независимо от того, на каком дроне вы летаете, на каждом пульте есть антенна, отвечающая за передачу данных. Если это классический дрон, то антенн обычно две и они отвечают не только за контроль над управлением дрона, но и за передачу изображения с камеры на смартфон. Смартфон обычно подключается к пульту через провод USB. В FPV-дроне пульт отвечает только за контроль управления, а изображение принимают очки через установленные на них антенны.

Правила управления пультом

Есть два основных способа хвата пульта. Первый — управление стиками указательным и большим пальцами рук. Этот метод еще называется «щипком». Пользователь как бы «щипает» стик. При этом средние и безымянные пальцы находятся на передней грани пульта и могут нажимать располагающиеся там кнопки.

Второй метод предполагает управление стиками пульта большими пальцами. Указательные и средние пальцы находятся на передней грани пульта и тоже могут нажимать на рычаги и кнопки.

Если пульт довольно увесистый, то производители предусматривают кольцо для крепления ремешка. Это очень удобно, чтобы руки не уставали и вы могли сосредоточиться на полете.

Первый запуск коптера

Если вы только что купили новый стандартный дрон, то вам потребуется скачать официальную программу на устройство, которое вы планируете использовать для полетов. Нужно создать аккаунт, активировать ваш дрон и установить все доступные обновления.

Первый полет лучше проводить в чистом поле. Так вы сможете снизить вероятность крушения дрона и не причините ущерб другим людям и их имуществу. Поверхность взлетной площадки должна быть ровной, без пыли или грязи. Некоторые модели дронов допускают запуск и посадку прямо с ладони, но в первый раз лучше так не экспериментировать.

Для FPV-дрона рекомендуемые условия для первого полета абсолютно такие же, что и для стандартного.

Как управлять квадрокоптером

Чтобы правильно, легко и безопасно управлять квадрокоптером, всегда читайте инструкцию, даже если вы уже опытный оператор. У разных моделей устройство и управление могут сильно различаться.

Взлет и посадка

Сначала разберемся со стандартными моделями. Чем больше размер дрона, тем больше должна быть дистанция между пилотом и квадрокоптером при взлете и посадке. Это важно, чтобы избежать рисков в непредвиденных случаях.

• Проверьте, что пропеллеры надежно закреплены. Включите дрон, пульт и запустите программу на смартфоне или планшете. Последовательность этих действий обычно не важна.
• Если пульт не привязан к дрону, то, следуя инструкции, сопрягите их. Проверьте, что приложение не выдает никаких ошибок, ловит больше 8 спутников и дает вам разрешение на взлет. Большинство моделей дронов запускают моторы путем сведения стиков: левый нужно повернуть как на циферблате на 5 часов, правый — как на 7 часов.
• Производится запуск двигателей. Плавно начните поднимать правый стик вверх. Коптер начнет подниматься ровно вверх. Не взлетайте сразу высоко. Убедитесь, что дрон ведет себя как положено, и только после этого поднимайтесь выше.
• Некоторые дроны могут взлетать автоматически. Для этого в приложении есть специальные пункты управления.

Большинство современных дронов обладают сенсорами, которые помогают пилоту посадить дрон. На высоте около метра от земли квадрокоптер зависнет: он проверит поверхность и решит, годится ли она для посадки. Продолжайте держать стик опущенным, и дрон плавно приземлится и выключит моторы. Второй вариант посадки — в полете зажать кнопку умного возврата домой. Тогда дрон приземлится на то же место, откуда взлетел.

На FPV-дронах запуск и глушение двигателя происходит с помощью специальной клавиши или рычага управления, который вы назначаете сами. Взлет и посадку можно делать в полном ручном режиме. Для этого при взлете добавляйте газ, а при приземлении снижайте, отключая двигатель. На некоторых FPV-дронах есть функция возврата домой, но она может и, скорее всего, будет работать нестабильно. Так что на FPV-дронах надо делать все руками.

Направленное движение и зависание

Стандартные современные дроны очень легки в управлении. Они все оборудованы датчиками препятствий и программами ухода от столкновения. Если вы хотите зависнуть на месте, вам достаточно отпустить все стики, и коптер остановится. Если дрон выполнял какое-то интеллектуальное задание, то просто нажмите клавишу паузы, и он зависнет в воздухе. Учтите: для этого должен быть включен режим полета, использующий спутники.

Большинство FPV-дронов либо не оборудованы GPS, либо не используют его для позиционирования. Для зависания в воздухе вам придется надеяться только на собственные навыки, но даже так может случиться небольшой дрейф.

Управление квадрокоптером с камерой

Все современные дроны оборудованы камерами. Некоторые модели имеют даже две и более камер. Стандартные квадрокоптеры прямо во время полета позволяют регулировать наклон подвеса, менять настройки камеры, начинать и останавливать запись. Более продвинутые модели могут передавать картинку высокого разрешения для прямой трансляции.

Ситуация с FPV-коптерами немного иная. В большинстве случаев FPV-дрон имеет одну курсовую камеру, помогающую пилоту управлять дроном. Да, на них можно производить запись, но качество картинки весьма сомнительное. Как раз качеством приходится жертвовать ради скорости передачи данных от квадрокоптера к очкам пилота. Исключение — модель DJI FPV, так как его камера и отвечает за управление, и пишет картинку в хорошем качестве.

Для записи четкого видео устанавливают вторую камеру. Как правило, это экшен-камеры, такие как GoPro или более тяжелые и профессиональные камеры RED.

В таком случае параметры записи устанавливают еще до полета, так как в полете что-то поменять уже невозможно. Старт и стоп записи происходят на земле.

Основные правила использования дронов

• Первое, что вы должны сделать, — это досконально изучить инструкцию.
• Изучите карту местности, где вы летаете: нет ли поблизости аэродромов, военных частей или других режимных объектов. Зачастую (особенно у стандартных дронов) есть встроенная карта, ограничивающая полеты в той или иной зоне. Но не все объекты отмечены на картах, так что будьте ответственны.
• Не забывайте узнавать перед полетом местное законодательство. Иногда несоблюдение правил может обернуться крупным штрафом или даже конфискацией вашего дрона.
• Берегите дрон от воды и пыли. Сейчас есть продвинутые специальные дроны с высокой степенью защиты, но это скорее исключение, чем правило. Замыкание или износ деталей могут привести к падению дрона.
• И, конечно, лишний раз не летайте над людьми.

Где нельзя использовать квадрокоптер?

Минтранс ограничивает зоны полетов дрона, причем на одни зоны наложен полный запрет, а в других снимать все же можно, но при согласовании с человеком или организацией, в интересах которых эти запреты были установлены.

Запрещено летать над районами аэродромов, тюрьмами, военными базами, местами проведения публичных и официальных спортивных мероприятий.

Хочется предостеречь новичков от полетов в крупных городах. Обычно в таких местах установлены разные виды глушилок. Некоторые просто глушат ваш GPS, некоторые нарушают связь между дроном и пультом, а некоторые просто перехватывают управление вашим дроном. Если вы все же собираетесь летать в таких местах, всегда заранее проверяйте карты полетов и разрешения.

Советы и типичные ошибки

• Помните! Квадрокоптер — это не телевизор, который можно просто подключить к розетке и он заработает. Это сложный технический аппарат, полет на котором всегда связан с рисками. Поэтому инструкция, видеогайды, мануалы — все к вашим услугам.
• Вторая ошибка — это излишняя самоуверенность. Всегда нужно оценивать свои возможности. Обучайтесь постепенно, каждый раз ставьте себе более сложную задачу и, пока не отработаете ее, не переходите к следующей.
• Следите за количеством спутников и качеством сигнала. Если вы видите малейшие намеки на то, что дрон работает не так стабильно, как работал до этого, то немедленно возвращайтесь.
• Дроны весом от 250 граммов до 30 килограммов нужно регистрировать в Росавиации. Если документов нет и дрон перехватили, вам будет грозить штраф.

Моделирование и управление дроном, часть 1: видео о проблеме настройки управления

Из серии: Моделирование и управление дроном

Брайан Дуглас

Квадрокоптеры и дроны других типов чрезвычайно популярны, отчасти потому, что они имеют сложные запрограммированные системы управления, которые позволяют им быть стабильными и летать автономно с минимальным вмешательством человека. Их четыре пропеллера вращаются точно так, чтобы управлять квадрокоптером с шестью различными степенями свободы. Это первое видео из серии, в котором мы рассказываем о процессе проектирования системы управления, которая заставит дрон зависать на фиксированной высоте.

В этом видео описываются датчики, поставляемые с Mambo, минидроном Parrot ^® , который взаимодействует с MATLAB ^® и Simulink ^® . Будущие видеоролики покажут, как мы можем использовать эти датчики для оценки таких состояний системы, как высота над уровнем моря и скорость.

В этом видео также показано, как четыре пропеллера могут быть настроены и вращаться определенным образом, что позволяет дрону независимо вращаться, наклоняться, рыскать и двигаться.

Зная датчики, приводы и динамику самого дрона, мы будем готовы разработать систему управления для остальной части этой серии.

Квадрокоптеры и дроны других типов чрезвычайно популярны. Во многих транспортных средствах даже начального класса запрограммированы сложные системы управления, которые позволяют им быть стабильными и летать автономно с минимальным вмешательством человека. Их четыре пропеллера вращаются точно так, чтобы управлять квадрокоптером с 6 различными степенями свободы. В этой серии мы рассмотрим процесс разработки системы управления, которая заставит дрон зависать на фиксированной высоте.

Даже если вы не планируете писать свой собственный контроллер дрона, стоит понять процесс, потому что рабочий процесс, которому мы собираемся следовать, аналогичен рабочему процессу, который вам понадобится практически для любого проекта управления.

С учетом сказанного, в этой серии используется дрон, а не какая-либо другая платформа, из-за доступности оборудования и существующей инфраструктуры для программирования и моделирования дронов. Кроме того, на них очень весело летать.

Помня об этом, давайте подойдем к доске и поставим нашу задачу. Меня зовут Брайан, и добро пожаловать на MATLAB Tech Talk.

В этой серии мы сосредоточимся на стратегиях управления квадрокоптером, названным так из-за его четырех вращающихся пропеллеров. Точно так же вы можете добавить больше роторов, и они получат такие имена, как гексакоптер и октокоптер. Но все эти летательные аппараты типа дронов являются частью целого семейства летательных аппаратов с вращающимся крылом, называемых винтокрылами. Это включает в себя знакомый вертолет и менее известный автожир, а также любой другой летательный аппарат, который использует вращающееся крыло, а не постоянный ветер для создания подъемной силы. Несмотря на то, что все это винтокрылые машины, у них разная динамика и, следовательно, разные стратегии управления. В этой серии мы будем разрабатывать систему управления для квадрокоптера Parrot Minidrone.

Теперь, чтобы настроить задачу управления, нам нужно потратить немного времени на понимание нашего оборудования. В этом случае аппаратное обеспечение уже существует, поэтому у меня нет возможности легко изменить датчики или исполнительные механизмы каким-либо осмысленным образом. Если вы инженер по управлению программой разработки квадрокоптера, это не так. От вас, вероятно, ожидают, что вы будете руководить процессом проектирования и влиять на него, чтобы аппаратное обеспечение было соответствующим образом спроектировано в соответствии с вашими требованиями к управлению.

Поскольку наше оборудование уже построено, нам приходится иметь дело с тем, что нам дано. Итак, давайте взглянем на Minidrone и посмотрим, с чем нам придется работать. Начнем с датчиков. Внизу есть два датчика, которые вы можете видеть. Тот, что с сеткой, — это ультразвуковой датчик, который используется для измерения вертикальных расстояний. Он посылает высокочастотный звуковой импульс и измеряет, сколько времени требуется этому импульсу, чтобы отскочить от пола и вернуться обратно к датчику. Из измеренного времени можно рассчитать расстояние между полом и дроном. По крайней мере, до 13 футов в высоту. После этого отраженный звук становится слишком мягким для датчика.

Другой датчик — это камера. Он снимает изображения со скоростью 60 кадров в секунду и использует метод обработки изображений, называемый оптическим потоком, чтобы определить, как объекты перемещаются между одним кадром и другим. По этому кажущемуся движению минидрон может оценить горизонтальное движение и скорость.

Внутри минидрона есть датчик давления, косвенно измеряющий высоту. Когда дрон набирает высоту, атмосферное давление немного падает. Мы можем использовать это небольшое изменение давления, чтобы оценить, как меняется высота полета минидрона — поднимается он или опускается?

Последний датчик представляет собой блок инерциальных измерений, или сокращенно IMU. Он состоит из 3-осевого акселерометра, измеряющего линейное ускорение, и 3-осевого гироскопа, измеряющего угловую скорость

. Из IMU и наших знаний об ускорении под действием силы тяжести мы можем оценить отношение минидрона к силе тяжести и скорость его вращения.

Вот и все датчики. У нас есть эти четыре датчика для работы. Мы можем использовать ультразвук и давление для определения высоты, а IMU и камеру — для определения вращательного и поступательного движения.

Разобравшись с датчиками, давайте поговорим о наших приводах. У нас четыре мотора, каждый со своим пропеллером. Два передних — белые, а два задних — черные, но цвета нужны только для того, чтобы указать оператору, в какую сторону смотрит дрон во время полета. Самое важное, что нужно знать об этих двигателях, — это их конфигурация и направление вращения. Эти 4 двигателя расположены в конфигурации X, в отличие от конфигурации плюс. Единственная разница между ними заключается в том, каким двигателям вы отправляете команды при качке и качке минидрона. В целом, основные понятия одинаковы для обоих.

Самая оригинальная часть конфигурации двигателя квадрокоптера — это направление вращения. Противоположные двигатели вращаются в одном направлении друг с другом, но в противоположном направлении, чем другая пара. Это необходимо для того, чтобы тягой, креном, тангажем и рысканьем можно было управлять независимо друг от друга. Это означает, что мы можем управлять одним движением, не влияя на другие. Вскоре мы увидим, почему конфигурация делает это верным, по крайней мере, в первом порядке. На самом деле сложная гидродинамика вокруг дрона означает, что все движения каким-то небольшим образом связаны друг с другом, но для наших целей мы можем игнорировать эту деталь и в конечном итоге позволить нашей системе управления с обратной связью исправить эту ошибку.

Хорошо, теперь мы можем поговорить об обзоре проблемы управления. У нас есть завод — сам дрон — и четыре исполнительных механизма, которые передают силы и крутящие моменты в систему. Итак, вопрос в том, как мы вводим правильные входные данные в нашу систему, чтобы на выходе был результат, который мы хотим. То есть, можем ли мы понять, как очень точно манипулировать этими четырьмя двигателями, чтобы дрон мог вращаться и маневрировать в трехмерном пространстве?

Чтобы помочь нам, у нас есть набор датчиков, которые мы можем использовать для прямой или косвенной оценки состояния нашего мини-дрона. Состояния системы — это такие вещи, как угловое положение и скорость, высота и горизонтальная скорость. Состояния, которые мы оцениваем, зависят от архитектуры управления и того, чего мы пытаемся достичь. Мы расскажем об этом более подробно в этой серии.

Наконец, со знанием состояния системы и пониманием того, что мы хотим от нашего мини-дрона, мы можем разработать контроллер, в основном алгоритм, который работает в программном обеспечении, который принимает нашу уставку и предполагаемое состояние и вычисляет их. точные команды двигателя, которые будут вводить необходимые силы и крутящие моменты. В этом вся проблема, но, как вы можете себе представить, придумать этот алгоритм для квадрокоптера непросто.

Первое, на что мы должны обратить внимание, это то, что это недоработанная система. У нас есть только 4 исполнительных механизма, но у нас есть 6 степеней свободы — три направления поступательного движения, вверх и вниз, влево и вправо, вперед и назад, и три направления вращения, крен, тангаж и рыскание. Поскольку у нас нет привода для каждого движения, мы уже знаем, что некоторые направления неконтролируемы в любой момент времени. Например, наш мини-дрон не может двигаться влево, по крайней мере, без предварительного вращения в этом направлении. То же самое касается движения вперед и назад.

Мы решим эту проблему недостаточного срабатывания, разработав систему управления, которая объединяет вращение и тягу для достижения общих целей.

Итак, теперь давайте рассмотрим, как мы генерируем тягу, крен, тангаж и рыскание, используя всего 4 двигателя, и почему направление вращения позволяет нам отделить одно движение от другого.

Двигатель создает тягу, вращая пропеллер, который толкает воздух вниз, вызывая направленную вверх силу реакции. Если двигатель находится в положении, при котором сила действует через центр тяжести объекта, то этот объект будет двигаться в чистом поступательном движении, без вращения вообще. А если сила тяги точно равна и противоположна силе тяжести, то объект будет зависать на месте.

Сила на расстоянии от центра тяжести создает как поступательное движение, так и крутящий момент или момент вращения вокруг центра тяжести. Если наш двигатель прикреплен к стержню, когда он вращается, крутящий момент останется постоянным, так как расстояние между силой и центром тяжести останется прежним, но сила больше не всегда направлена ​​в направлении, противоположном гравитации, и поэтому наш стержень будет вращаться. начинают отходить в сторону и падать с неба. Теперь, если есть противодействующая сила на противоположной стороне от центра тяжести, и каждая сила составляет половину силы тяжести, то объект снова останется неподвижным, потому что крутящие моменты и силы компенсируют друг друга.

Но наши приводы не генерируют чистую силу, когда они создают тягу. Поскольку он создает тягу за счет вращения и крутящего момента пропеллера, имеющего массу, наши приводы также генерируют реактивный крутящий момент, направленный в противоположном направлении. А если оба наших мотора крутятся в одном направлении, то крутящий момент удвоится и наш стержень начнет вращаться.

Чтобы противостоять этому крутящему моменту, мы могли бы вращать два двигателя в противоположных направлениях. Это прекрасно работает в 2-х измерениях, но стержень только с двумя двигателями не сможет генерировать крутящий момент в третьем измерении, то есть мы не сможем катить этот стержень. Итак, мы добавляем вторую планку с еще двумя моторами, чтобы создать наш квадрокоптер.

С этой конфигурацией мы можем парить, ускоряя каждый двигатель до тех пор, пока они не создадут силу, равную 1/4 силы тяжести. И пока у нас есть два двигателя, вращающихся в противоположных направлениях, крутящие моменты от вращения пропеллеров будут уравновешиваться, и дрон не будет вращаться. Неважно, где вы поставите двигатели встречного вращения, главное, чтобы их было два в одном направлении и два в другом.

Но разработчики квадрокоптера остановились на конфигурации с противоположными двигателями, вращающимися в одном направлении, так что для этого должна быть причина. И есть. Это из-за того, как рыскание или плоское вращательное движение взаимодействует с креном и тангажем.

Чтобы понять, почему это так, давайте посмотрим, как мы будем управлять рысканием.

У нас есть двигатели с противоположным вращением, чтобы в системе не возникало крутящего момента, когда все двигатели вращаются с одинаковой скоростью. Таким образом, имеет смысл, что если мы хотим, чтобы дрон вращался вокруг вертикальной оси, или мы хотим, чтобы транспортное средство рыскало, то нам нужно было бы создать крутящий момент путем замедления двух двигателей, которые работают в одном направлении, и ускорить движение. два других вверх. Замедляя два и соответственно ускоряя два, мы можем сохранить одну и ту же общую силу во время маневра, так что мы все еще зависаем и противодействуем гравитации, но сумма крутящих моментов двигателей не равна нулю, и транспортное средство будет вращаться. Таким образом, мы можем рыскать, не влияя на тягу.

Теперь посмотрим, влияет ли рыскание на крен и тангаж. Если вращающиеся пары двигателей находятся на одной стороне, то замедление одной пары и увеличение другой пары вызовет дисбаланс сил относительно центра тяжести, и транспортное средство будет либо наклоняться, либо катиться в зависимости от того, с какой стороны находятся пары двигателей. Однако, если мы разделим два двигателя и разместим их на противоположных сторонах дрона,

, то силы уравновесят друг друга. Вот почему конфигурация двигателя и направление вращения так важны. Теперь мы можем посылать команды четырем двигателям таким образом, чтобы транспортное средство двигалось по рысканью, но не кренилось, не качалось и не изменяло свою тягу.

Точно так же мы можем посмотреть на крен и тангаж. Для крена мы бы уменьшили одну из пар левая/правая и увеличили бы другую, вызывая крутящий момент, а для тангажа мы бы уменьшили одну из пар перед/зад и увеличили другую, вызывая крутящий момент. Оба эти движения не будут влиять на рыскание, поскольку мы двигаем двигатели, вращающиеся в противоположных направлениях, в одном и том же направлении, и их крутящий момент будет продолжать уравновешивать друг друга.

Чтобы изменить тягу, нам нужно увеличить или уменьшить все четыре двигателя одновременно. Таким образом, крен, тангаж, рыскание и тяга — это 4 направления, над которыми мы имеем прямой контроль. И команды для двигателей будут представлять собой смесь требуемой тяги, крена, тангажа и рыскания.

Как мы теперь знаем, мы можем управлять тягой, установив все четыре двигателя на одинаковую скорость. Затем мы можем создать рыскание, увеличив скорость вращения двух моторов в одном направлении и уменьшив два других. Шаг создается путем увеличения или уменьшения передней пары двигателей, а затем управления задней парой в противоположном направлении. Ролл такой же, но с парой левый/правый. Это наш простой алгоритм микширования двигателей, который может преобразовывать интуитивный крен, тангаж, рыскание и тягу в менее интуитивные скорости двигателя.

Как я уже говорил, движение вперед, назад, влево и вправо — это неактивированные движения. И способ обойти это — сначала повернуться в положение, при котором вектор тяги частично направлен в направлении гравитации, а частично — в направлении движения, чтобы разогнать дрон в этом направлении. Если бы мы хотели сохранить высоту, мы бы увеличили тягу так, чтобы вертикальная составляющая по-прежнему уравновешивала нисходящее притяжение гравитации.

Итак, мы знаем, что манипулирование четырьмя двигателями определенным образом позволит нам управлять дроном в трехмерном пространстве, у нас есть набор датчиков, которые мы можем использовать для оценки состояния системы, и у нас есть бортовой процессор, который может запустить нашу логику контроллера.

Разработка системы управления в конечном итоге будет выполняться в Simulink, где мы создадим и смоделируем модель квадрокоптера, настроим контроллер, протестируем его в моделировании с обратной связью и, наконец, автоматически сгенерируем код полета, который мы загрузим в бортовой микроконтроллер. на минидроне Parrot. Следующий шаг — выяснить, как мы хотим настроить архитектуру системы управления.

Так что, если вы не хотите пропустить следующее видео с докладом о технологиях, не забудьте подписаться на этот канал. Кроме того, если вы хотите проверить мой канал, лекции по системам управления, я также освещаю там больше тем теории управления. Спасибо за просмотр, увидимся в следующий раз.

Сопутствующие товары

• Simulink
• Набор блоков для аэрокосмической отрасли
• Набор инструментов для БПЛА

Узнать больше

Пакет аппаратной поддержки Simulink для PARROT Minidrone

Введение в аппаратную поддержку Simulink для мини-дронов PARROT (2:08)

Простое моделирование и управление квадрокоптером (37:56)

Моделирование, симуляция и управление квадрокоптером (1:22:21)

Интерактивный дизайн элементов управления с использованием задач Live Editor (4:56)

Как спроектировать и смоделировать прототип квадрокоптера с помощью Simulink и Arduino (25:46)

Программирование дронов с помощью Simulink (33:49)

Моделирование квадрокоптеров с помощью Simulink

Что такое программирование дронов?

Потоковая передача видео с дрона с UgCS ENTERPRISE

Потоковая передача видео с дрона с UgCS ENTERPRISE

Содержимое

• Настройка полевого видеонаблюдателя
  • Дроны DJI: Mavic Series, Matrice Series, Phantoms, Inspires
  • Универсальные дроны на базе Ardupilot/Px4
• Трансляция с поля в комнату видеонаблюдения
• Интеграция с VMS
  • Веха
  • Люксриот
• Работа в VPN
• Совместимость с MISB

UgCS обеспечивает надежную прямую трансляцию видео с малой задержкой с дронов в полевых условиях в любое место (штаб-квартира/офис/операционный центр) через WiFi/LTE. Подсистема UgCS Video создана в соответствии со стандартом MISB для метаданных видео, который поддерживает GPS-координаты, высоту, информацию об ориентации камеры, а также запись видео.

Видеонаблюдение с помощью дронов может служить нескольким целям:

• обеспечение высококачественного видеопотока для полевого видеонаблюдателя
• потоковое видео с поля в комнату видеонаблюдения

Установка видеонаблюдателя в полевых условиях

Очень часто пилот дрона сосредоточен на пилотировании и, таким образом, не может контролировать видеопоток. В таких случаях мониторинг может осуществлять отдельный видеонаблюдатель. Одним из преимуществ такой установки является то, что видеонаблюдатель может оставаться в автомобиле или палатке, защищенной от непогоды, и при этом проводить очень точный анализ видео, пока дрон находится в воздухе.

Установка полевого видеонаблюдателя может быть особенно полезна для:

• промышленного контроля вертикальных стен, плотин, ЛЭП, мостов
• поисково-спасательные работы

Потоковая передача видео с дронов DJI: серия Mavic, серия Matrice, Phantom, Inspire

Рис. 1. Настройка потоковой передачи видео UgCS ENTERPRISE с дронов DJI.

Настройка потокового видео с дронов DJI состоит из следующих компонентов (рис. 1):

• Планшет Android с ПО UgCS для DJI
• Компьютер Windows с UgCS ENTERPRISE со следующими компонентами:
  • UgCS из основного установщика UgCS
  • Видеосервер UgCS и видеоплеер UgCS из программы установки UgCS Video

Если мобильное устройство Android и компьютер Windows находятся в одной сети Wi-Fi, то эти компоненты подключатся автоматически. В некоторых случаях может потребоваться ручная настройка.

Для просмотра видео используйте UgCS Video Player.

Потоковая передача видео с дронов с обычных дронов на базе Ardupilot/Px4

Рис. 2. Настройка потоковой передачи видео UgCS ENTERPRISE с дронами на базе Ardupilot/Px4.

Дроны Ardupilot/PX4, как правило, не имеют стандартного канала передачи видео RC (например, DJI Lightbridge), а видеопоток обычно отправляется через сторонние устройства видеосвязи, которые могут быть подключены к компьютеру через USB и обрабатываются как обычная сеть. камеры.

Для приема видеопотока с дронов Ardupilot / PX4 мы разработали специальное приложение для Windows под названием UgCS Video Transmitter, которое включено в стандартную установку UgCS. Он может автоматически определять подключенные устройства видеосвязи в качестве источников видео и передавать контент на видеосервер UgCS, работающий либо на том же компьютере, либо на другом устройстве. Кроме того, UgCS Video Transmitter также может использовать поток RTSP в качестве источника.

Таким образом, обычно у пилота в полевых условиях на ПК должен быть установлен UgCS + видеопередатчик UgCS, а у наблюдателя — UgCS + видеосервер и видеоплеер. Если компьютеры пилота и наблюдателя находятся в одной сети Wi-Fi, то приложение UgCS Transmitter автоматически подключится ко второму ноутбуку с Видеосервером и Видеоплеером.

Эта установка позволит наблюдателю внимательно следить за видеопотоком, поступающим с дрона, в то время как пилот сосредоточится на планировании полета, выполнении и управлении летательным аппаратом.

Потоковая передача с поля в комнату видеонаблюдения

Потоковая передача видео с дронов с помощью UgCS ENTERPRISE может быть развернута в распределенной конфигурации с пилотами в полевых условиях и наблюдателями в комнате видеонаблюдения (рис. 3).

Рис. 3. Потоковая передача видео UgCS ENTERPRISE с дрона в поле в комнату видеонаблюдения

Видеосервер UgCS должен быть запущен в комнате видеонаблюдения на компьютере с публичным IP-адресом. Для потоковой передачи видео с поля пилот должен подключить приложения к видеосерверу UgCS:

• С дронами DJI пилот настраивает UgCS для Android-приложения DJI
• С дронами Generic Ardupilot/Px4 с настраиваемой видеосвязью пилот настраивает приложение UgCS Video Transmitter для Windows

Для просмотра видеозаписей используйте UgCS Video Player или настройте интеграцию с VMS.

Интеграция с VMS

Milestone

UgCS Video Server может отображать ссылку RTSP для каждого видеопотока. Ссылку RTSP можно скопировать из средства просмотра видео в UgCS Video Player и добавить в VMS как обычную камеру.

Luxriot

UgCS Video Server может отображать ссылку RTSP для каждого видеопотока. Ссылку RTSP можно скопировать из средства просмотра видео в UgCS Video Player и добавить в VMS как обычную камеру.

С другими системами VMS подход будет аналогичным.

Работа в VPN

Все компоненты UgCS могут работать в VPN. VPN может значительно повысить безопасность данных, передаваемых с поля в офис.

Совместимость с MISB

Система построена на основе стандарта MISB. Этот стандарт определяет формат потоковой передачи мультимедиа, который поддерживает потоковую передачу метаданных между видео- и аудиопотоками. Транспортный поток основан на стандарте MPEG-TS, видеопоток кодируется кодеком H.264, а поток метаданных кодируется кодеком KLV (рис. 4).

Рис. 4. Настройка видеопотока с дрона с UgCS

Видеосервер используется для мультиплексирования потоков между несколькими клиентами, записи видео и т. д. Форматы ввода и вывода потоков идентичны, хотя протокол потоковой передачи может различаться (см. ниже). Следовательно, это может быть необязательным компонентом для воспроизведения потока непосредственно из источника. Однако в таком случае аудитория будет ограничена одним клиентом (если не используется многоадресная рассылка UDP).

Поток можно воспроизвести с помощью большинства современных медиаплееров (например, VLC), но поток KLV с метаданными не будет отображаться с такими проигрывателями. Видео также можно воспроизвести с помощью любого проигрывателя, совместимого с MISB, который обычно интегрируется в некоторые ГИС, так что видео мгновенно связывается с местоположением на карте.

Видеосервер поддерживает MPEG-TS с транспортом на основе UDP.

Подмножество метаданных «ST 0601.17 UAS Datalink Local Set» поддерживается.

ST 0601.17 локальный набор тегов	Титул	Произведено MC	Поддерживается сервером	Комментарий
2	Метка точного времени	х	х
3	Идентификатор миссии	х	х
4	Платформа хвостовой номер	х	х	UgCS использует специальное соглашение для отделения серийных номеров транспортных средств (или любых уникальных автоматически получаемых идентификаторов) от любой другой удобочитаемой и редактируемой информации (например, бортового номера). Форма «tail_number».
5	Угол наклона платформы	х	х
6	Угол наклона платформы	х	х
7	Угол поворота платформы	х	х
10	Обозначение платформы	х	х
11	Датчик источника изображения	х	х
12	Система координат изображения	х	х
13	Датчик широты	х	х
14	Датчик долготы	х	х
15	Датчик истинной высоты	х	х
16	Датчик горизонтального поля зрения		х	Еще не реализовано на MC. Возможно только при использовании ручных настроек в конфигурации MC.
17	Датчик вертикального поля зрения		х
18	Датчик относительного азимутального угла	х	х
19	Датчик относительного угла места	х	х
20	Датчик относительного угла крена	х	х
21	Наклонный диапазон		х	В настоящее время используется в качестве пользовательского значения датчика полезной нагрузки. Недоступно в обычном UgCS. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт