Come posso implementare una misurazione accurata della distanza (a terra) su un UAV simile ad un aereo per altezze superiori a 10 m?

Come posso implementare la misurazione della distanza da drone a terra per atterraggi con pilota automatico per altezze superiori a 10 m? Ho trovato gli ultrasuoni troppo precisi, figuriamoci il GPS. L'altezza massima è di 1000 m, Vmax è di 100 km / h, la media è di 72 km / h. Il drone è come un aereo, nessun * elicottero o giù di lì.

Grazie per qualsiasi input!

Probabilmente stai cercando un altimetro radar, ma penso che un'altezza di 1000 m sarà una sfida se vuoi costruirlo da solo, a causa della potenza richiesta per ottenere un riflesso rilevabile a tale distanza. Circa duecento metri potrebbero essere un obiettivo più realistico per radar a bassa potenza fatti in casa.

Ecco gli schemi dell'altimetro di atterraggio radar utile a circa 1000 piedi.

Su aerei reali, avranno sia un altimetro radar che un altimetro barometrico. L'altimetro barometrico viene utilizzato ad altitudini più elevate e l'altimetro radar viene utilizzato durante il decollo e l'atterraggio per misurare la distanza dal terreno effettivo (ovvero ad altitudini in cui i cambiamenti di elevazione del terreno sono una preoccupazione significativa, in genere 5000 piedi).

In realtà, un singolo sensore probabilmente non sarà abbastanza preciso per fare quello che vuoi. La maggior parte di ciò che so è legato agli AGV (veicoli terrestri), ma penso che si applichino alcuni degli stessi principi.

Probabilmente vuoi usare una combinazione di sensori per ottenere l'accuratezza di cui hai bisogno. Alcuni di questi possono essere piuttosto costosi.

• GPS: un modulo GPS standard dovrebbe essere in grado di ottenere una precisione di circa 1 m +/-. Se passi a una configurazione differenziale (una stazione a terra, una sull'aereo), dovresti essere in grado di ottenere una precisione significativamente maggiore, ma a un costo molto più elevato. Qualcosa come 10 cm o anche 1 cm dovrebbe essere possibile (con i dati di velocità), ma con un costo significativamente più elevato.

• INS: è possibile integrare il sistema GPS con misurazioni intertial. Il boom dei dispositivi MEMS ha reso disponibili sensori a stato solido relativamente decenti a prezzi al consumo. L'aggiunta di dati dell'accelerometro, del girometro e del magnetometro ai dati GPS dovrebbe rendere il segnale più accurato e tenere conto di eventuali "anomalie" nelle letture GPS.

• Navigazione radio-assistita: non sono del tutto d'accordo su questo, ma molti aeroporti usano un radio-aiuto per aiutare a far atterrare gli aerei. Potresti essere in grado di ricercare come funzionano effettivamente questi sistemi e implementare il tuo (legalmente, ovviamente).

Per uno sguardo più dettagliato ad alcune di queste considerazioni, darei un'occhiata a DIYDrones. Hanno messo insieme alcuni sistemi piuttosto strettamente integrati usando GPS, INS, barometri e una vasta gamma di altri sensori. Hanno anche affrontato alcune delle difficili sfide di filtraggio che derivano da più fonti di dati in un sistema aereo.

Un barometro farebbe abbastanza bene a ottenere una risoluzione di circa 10 cm, l'unica cosa difficile è che il tuo drone dovrà conoscere la pressione barometrica a livello del suolo e che tende a cambiare con il tempo.

Se desideri un controllo della posizione ad alte prestazioni, probabilmente non ti aggirerai in un sistema basato sulla visione con un computer ad alta potenza in grado di riconoscere la pista di atterraggio e colpire la zona giusta alla giusta velocità.

Se atterrerai su siti di atterraggio sotto il tuo controllo, posizionerei diversi emettitori radio attorno al sito e confronterò la potenza del segnale. Questo è l'unico modo affidabile e facile da implementare.

Se vuoi atterrare ovunque: solo il GPS (+ -1m possibile negli Stati Uniti), le misurazioni ad ultrasuoni o laser sono opzioni valide, ma nessuna di queste è perfetta.

Un telemetro laser ti darà una buona precisione e accuratezza ed è progettato per la distanza prevista, ma può essere pesante (a causa dell'ottica) e risolverà la distanza in un punto anziché in un'area più ampia.

Il risultato misurato può cambiare rapidamente se stai andando su un terreno che presenta molte variazioni (come una foresta o una città) e potrebbe essere difficile ottenere una lettura su superfici riflettenti come l'acqua che non restituirà gran parte del raggio nella direzione in cui è venuto.

Tuttavia, questo dovrebbe essere considerato come un'opzione. I telemetri portatili di consumo per la caccia o il golf vanno da $ 50 a oltre $ 200; Non sono sicuro dei prezzi commerciali per l'integrazione in un sistema come un UAV.

Ho sempre voluto provare questo:

Montare una videocamera rivolta verso il basso sull'UAV. La qualità è per lo più irrilevante. Prendi i fotogrammi da esso ad un intervallo fisso. Analizza le coppie di immagini per determinare la velocità con cui il terreno sembra muoversi. Ci sono molte opzioni qui per gli algoritmi. Ora, data la tua velocità GPS (non la velocità!), Indica la velocità con cui stai andando e la velocità con cui il terreno sembra muoversi. A 0 altitudine il movimento apparente (correttamente ridimensionato) sarebbe 1: 1. Man mano che guadagni quota, la velocità apparente del terreno rallenterebbe.