DIY автономный дрон с управлением через интернет. Часть 2 про ПО / Хабр

10 лучших приложений для дронов на android

Хотите летать на своем квадрокоптере, а также подключить мобильное устройство к этому опыту, вам потребуются некоторые приложения, но что именно следует загрузить? Скорее всего, производитель вашего дрона включить нужное приложение, но что ещё поможет вам управиться с винтовым монстром? Присоединяйтесь к нам в поисках лучших приложений для дронов.

Мы будем регулярно обновлять этот список новыми захватывающими предложениями, чтобы улучшить ваш опыт от полетов. В этом месяце мы добавили новинку от Verifly. Мы также добавили Litchi для беспилотных летательных аппаратов DJI, что нарушает наше правило о предоставлении небольших приложений, иных производителей, но мы считаем, что оно того стоит.

Во-первых, немного теории. Что вы собираетесь делать с вашим беспилотником? Возможно, вы хотите гарантировать законность, убедившись, что можете летать в том или ином месте, для этого есть приложение. Может быть, вы ищите службу, которая поможет отслеживать ваши полеты, есть инструмент и для этого тоже. Возможно, вам просто нужны сигналы о погоде. Ваши нужды будут различаться в зависимости от квадрокоптера. Так, например, камера-дроны имеют иные потребности в отличие от гоночных дронов.

Идите вперед и пройдитесь вниз по списку, чтобы разобраться с функциями, доступными вам от приложений вне производителя дрона. Мы надеемся помочь вам найти что-то новое и полезное.

10 лучших приложений для дронов на AndroidGoogle Earth
Google-Earth_v9.0.4.2.apk [9,01 Mb] (cкачиваний: 1541)
Как вы хорошо знаете, первое, что вам нужно сделать с любым беспилотным летательным аппаратом (после его регистрации) – выяснить, куда лететь. По правде говоря, некоторые приложения в нашем списке привязываются к дрону, чтобы показать, где можно безопасно летать. Безопасные места для полета – это одно, но прежде чем вы придете к этому, почему бы не открыть Google Earth, чтобы найти исключительные места для полетов. Google Earth – бесплатное приложение для вашего мобильного устройства и доступно в сети Интернет.

10 лучших приложений для дронов на AndroidAirmap
AirMap-for-Drones_v2.0.1.apk [20,98 Mb] (cкачиваний: 1095)
Airmap – один из тех инструментов, что делают гораздо больше, чем просто отображают потенциальное местоположение или помогают вам вести журнал полетов. Благодаря поддержке таких компаний, как Microsoft и Qualcomm, не говоря уже о беспилотниках, таких как Yuneec, Airmap и других, которые быстро становятся де-факто инструментами для коммерческих беспилотных полетов. Не допускайте, чтобы инструменты для манипулирования беспилотными летательным аппаратами, гео-координирование и другие термины отпугивали вас, пользуйтесь предупреждениями о воздушном движении в реальном времени в мобильном приложении. Познакомьтесь с Airmap для ваших основных потребностей или общего пилотирования.

10 лучших приложений для дронов на AndroidB4UFly
B4UFLY_v3.2.5.apk [38,52 Mb] (cкачиваний: 377)
Давайте все упростим, FAA – это организация, которая применяет законы о беспилотных летательных аппаратах в Соединенных Штатах, это их приложение, которое сообщает вам, где и когда вы можете летать. Мы могли бы остановиться на этом, но есть мнение, что вы должны знать, что B4UFly может запрещать вам летать в некоторых местах, где вы можете летать. Тем не менее, приложение предоставляет один из самых подробных списков аэропортов, с ограждением в 2,5 километра вокруг каждого.

10 лучших приложений для дронов на AndroidHover
Hover-Drone-UAV-pilot-app_v3.1.3.apk [8,98 Mb] (cкачиваний: 504)
Hover – это недооцененное приложение, обеспечивающее картографирование и даже информацию о местоположении, предоставляемую Airmap, а также добавляет информацию о погоде. На первый взгляд, Hover может сказать вам, безопасно тут летать или нет. Во внимание принимается видимость, ветер, местоположение и многое другое, Hover, возможно, не единственное приложение для дрона, которое вам понадобится, но, если вы будете придерживаться только одного, такое приложение, безусловно, вам пригодится. Загрузите Hover на мобильное устройство.

10 лучших приложений для дронов на AndroidDroneDeploy
com.dronedeploy.beta_2021-08-25.apk [96,4 Mb] (cкачиваний: 1652)
Следующее – приложение, которое мы сначала решили не включать в список. Мы надеялись составить список лучших бесплатных приложений, которые не принадлежат большим игрокам рынка квадрокоптеров, правда, DJI – слишком крупный игрок, а приложение настолько классное, что мы не смогли устоять. Если вы пользуетесь дронами DJI, будь то Phantom 3 или новее, посмотрите на DroneDeploy, в качестве альтернативного контроллера для вашего летательного аппарата. Приложение обеспечивает расширенное планирование полета и автономное управление вашим беспилотником. Выберите координаты маршрута и следите за тем, как ваш квадрокоптер следует по маршруту, вы можете контролировать камеру дрона по ходу полета через приложение и многое другое. Проверьте DroneDeploy прямо сейчас.

10 лучших приложений для дронов на AndroidUAV Forecast
com.uavforecast_2021-08-14.apk [32,47 Mb] (cкачиваний: 493)
Пилотирование практически целиком зависит от погоды, UAV Forecast предоставляет подробную информацию о ветре и погоде, чтобы помочь вам решить, безопасен ли полет. Сообщите приложению параметры вашего беспилотного дрона, а оно сможет вам указать, подходящий ли сегодня день для полета. Предусмотрен диапазон информации пилотирования, включая скорость, направление ветра, температуру ветра, облачный покров, видимость и многое другое. Чтобы не отставать от других приложений, UAV Forecast также обеспечивает отображение видимых зон полета. Проверьте приложение в поисках подходящей погоды.

10 лучших приложений для дронов на AndroidKittyhawk
Kittyhawk-for-DJI-UAS-FPV-UAV-Drone-Pilots_v3.1.25.apk [48,99 Mb] (cкачиваний: 533)
Давайте посмотрим, мы рассмотрели приложения, которые проверяют погоду, приложения, которые имеют карты запретных зон, карты с активной информацией о воздушном движении, приложения, которые хранят журналы перелетов и помогают следить за дроном, то теперь мы пришли к приложению, которое делает всё это. Kittyhawk: Drone Operations – это амбициозное приложение и платформа, готовые поднять в вас в воздух и проводить время в небе.

10 лучших приложений для дронов на AndroidPix4D
Pix4Dcapture_v3.8.5.apk [12,1 Mb] (cкачиваний: 563)
Покупатели берегитесь, это бесплатное приложение, но программное обеспечение, которое стоит за ним – нет. Pix4D – это мощный инструмент 3D-позиционирования для вашего беспилотного дрона. Подобно DroneDeploy, Pix4D предлагает программируемые полеты для многих популярных квадрокоптеров (а не только DJI), а затем захватывает полученные данные для расширенного 2D и 3D выхода. Как мы уже говорили, вам понадобится дорогое программное обеспечение на ПК, чтобы получить максимальную отдачу, но результат остается неоднородным – по крайней мере, в смысле коммерческого / делового 3D-изображения.

10 лучших приложений для дронов на Android[Verifly
Google Play
Страхование. Вы можете любить его или ненавидеть, но страхование – важная часть современной жизни. В отличие от страхования автомобиля или дома, за которое вы платите каждый месяц, Verifly делает нечто другое, страхование по требованию. Идея проста, ваши полеты, особенно коммерческие операции, либо слишком малы, либо слишком распространены и непредсказуемы для обеспечения полного страхового покрытия. Verifly позволяет вам регистрировать время начала и время окончания полета, а затем просто платить за время использования. Цены начинаются с 10$ / час. В приложении вы найдете более подробную информацию и политике предоставления услуги.

10 лучших приложений для дронов на AndroidLitchi for DJI Drones
Litchi_4.1.2.apk [38,42 Mb] (cкачиваний: 1582)
Мы все знаем, что вам нужно официальное приложение DJI GO / DJI GO 4, чтобы летать на ваших любимых квадрокоптерах DJI, так? Неправильно! Есть несколько альтернативных приложений, которые помогут вам взять под контроль DJI Mavic Pro, DJI Spark, DJI Phanom и другие. Лучшее из таких приложений – Litchi. Полное название приложения длинное, но объясняет большую часть того, что оно делает, Litchi для DJI Mavic / Phantom / Inspire / Spark – это надежное приложение, которое поддерживает все функции приложения DJI, но делает всё иначе. В принципе, если вы ищите нечто лучше приложения DJI, а также несколько новых лакомств, Litchi заслуживает вашего внимания. Полеты по маршрутам и встроенная функциональность VR / FPV являются ключевыми факторами, которые привели нас к Litchi. Богатые функции, подобные этим, доступны вам по цене в 24 доллара. Это дорого для приложения, прямо скажем, дороже всего остального, что вы могли рассмотреть. В нашем опыте насчитывается только один полет под приложением Litchi с DJI Spark, но мы обязательно пересмотрим эту рекомендацию с новой информацией, когда закончим. На данный момент мы благодарим Litchi за предоставление доступа к приложению для тестирования.

Вот и всё на сегодня, мы надеемся, что вы нашли новое приложение или два, чтобы улучшить качество своих полетов или получить больше отснятых видеоматериалов. Это ранний список с большим потенциалом для роста, наряду с развивающимся рынком беспилотных летательных аппаратов, поэтому, пожалуйста, пишите нам, если вы знаете и любите другие приложения, которых не нашли здесь.

Mavproxy

MAVProxy уже установлен в образе Navio. Его также можно

и на ПК (Windows, Linux, MacOS) для дальнейшего общения с автопилотом в консольном режиме.

Убедившись, что Ardupilot работает, запустим на Raspberry скрипт MAVProxy такой командой:

mavproxy.py --master=udp:127.0.0.1:14550


Параметр

—master=udp:127.0.0.1:14550

задает для скрипта источник данных. Это локальный UDP-порт, который был прописан в файле конфигурации Ardupilot. После запуска команды, MAVProxy соединиться с этим портом и выведет на экран сообщения автопилота, примерно как у меня:

pi@navio:~ $ mavproxy.py --master=udp:127.0.0.1:14550
Connect udp:127.0.0.1:14550 source_system=255
Failed to load module: No module named adsb. Use 'set moddebug 3' in the MAVProxy console to enable traceback
Log Directory: 
Telemetry log: mav.tlog
Waiting for heartbeat from 127.0.0.1:14550
 MAV> online system 1
STABILIZE> Mode STABILIZE
fence breach
GPS lock at 0 meters
APM: APM:Copter V3.5.5 (88a1ecdd)
APM: Frame: UNKNOWN
APM: PreArm: RC Roll not configured
APM: PreArm: Compass not calibrated
APM: PreArm: 3D Accel calibration needed
APM: PreArm: check firmware or FRAME_CLASS
APM: PreArm: Throttle below Failsafe

Так как автопилот еще не откалиброван и до конца не настроен, то об этом красноречиво говорят и сообщения. В этом режиме можно общаться с автопилотом посредством команд. Если бы дрон был полностью настроен, то вот такая последовательность двух команд привела бы к старту двигателей и взлету дрона на высоту 20 м:

arm throttle
takeoff 20


Не откалиброванный автопилот не полетит, а покажет сообщения с причинами, почему он этого сделать не сможет.

Аккумулятор

Для выбора аккумулятора нужно знать какой он должен отдавать ток.

На полном ходу двигатели будут “есть” 30А (7,5А * 4 мотора), а электроника примерно 0,45А (10 Ватт). С учетом небольшого запаса округлим минимальный рабочий ток аккумулятора в 35А. Для Li-Po батарей с высокой токоотдачей в 30С минимальная емкость будет равна 1,2 Ач (35/30), а для более легких Li-Po и Li-Ion с токоотдачей в 10С минимальная емкость 3,5 Ач (35/10).

Как вариант, сборка 6S2P из Li-Ion Sony VTC6 с BMS весит примерно 630 г (при емкости 6 Ач). С этим аккумулятором дрон будет весить 2031 г, что больше оптимального на 135 г, но в пределах максимального. Теперь посчитаем на какое время коптер сможет зависнуть при идеальных условиях.

Смотрите про коптеры:  Обзор селфи дрона Zerotech DOBBY

При общем весе в 2031 г на каждый мотор приходится 508 г. Взглянем на характеристики мотора и найдем потребляемый ток при такой тяге. Он примерно будет равен 1,6А. 4 мотора и электроника дадут в сумме 6,85A (1,6 * 4 0,45). С учетом разрядки аккумулятора до 20% получится (6 Ач * 80% / (6,85 A)) = 0,7 часа или 42 минуты.

Видео через интернет

image

Для ретрансляции видео установим на сервер VLC плеер:

sudo apt-get install vlc

После установки, запустим его как ретранслятор c UDP порта 5001 в RTSP канал

SERVER_IP:8554/live

cvlc -vvv udp://@:5001 --sout '#rtp{sdp=rtsp://:8554/live}' :demux=h264

На борту запустим видеотрансляцию с камеры на сервер по UDP (вместо

SERVER_IP

адрес сервера):

gst-launch-1.0 rpicamsrc bitrate=1000000 ! video/x-h264,width=640,height=480,framerate=25/1 ! h264parse  ! udpsink host=SERVER_IP port=5001


Адрес потока теперь можно использовать как источник видео в настройках GCS или открыть в любом плеере, поддерживающим этот протокол.

Теперь можно спланировать маршрут полета и запустить дрон через интернет, предварительно его включив, например, с помощью помощника по телефону.

Очевидно, что из-за относительно большого времени путешествия видео и телеметрии по сети, такой способ вряд ли подойдет для FPV-полетов в ручном режиме между препятствиями.

Темы для последующих публикаций:

  • Варианты автоматической зарядки дрона в своем скворечнике и на каком из них остановился я.
  • Реализация web-based GCS с помощью MAVProxy, NodeJS, socket.io и медиасервера для управления несколькими дронами одновременно.
  • Резервные каналы связи и системы спасения дронов
  • Машинное зрение и лидары для избежания столкновения с препятствиями

Продолжение следует…

Видеотрансляция

Проверим как работает видеотрансляция в сети WiFi. Такой командой можно запустить видео в TCP-порт на Raspberry с использованием родной утилиты raspivid для камеры Raspicam:

raspivid -t 0 -hf -fps 25 -w 640 -h 480 -o - | gst-launch-1.0 fdsrc ! h264parse ! rtph264pay config-interval=1 pt=96 ! gdppay ! tcpserversink host=0.0.0.0 port=5001


А вот такой командой делается тоже самое, только с использованием ранее скомпилированной обертки rpi-camsrc для gstreamer:

gst-launch-1.0 rpicamsrc sensor-mode=4 ! h264parse ! rtph264pay config-interval=1 pt=96 ! gdppay ! tcpserversink host=0.0.0.0 port=5001

В обоих случаях, трансляция в формате h264 доступна по IP-адресу Raspberry на порту 5001.

Посмотреть ее можно запустив на своем ПК такую команду (должен быть установлен gstreamer), вместо RPI_ADDRESS указываем адрес Raspberry в сети:

gst-launch-1.0 -v tcpclientsrc host=RPI_ADDRESS port=5001  ! gdpdepay !  rtph264depay ! avdec_h264 ! videoconvert ! autovideosink sync=false


В результате должно открыться окошко с видео.

Практически в любую GCS встроен видеоплеер, который может показывать RTSP-видеопоток. Чтобы сделать из Raspberry RTSP-сервер можно использовать консольный плеер VLC. Установка:

sudo apt-get install vlc

Видеотрансляция запускается так:

raspivid -o - -t 0 -n -w 320 -h 240 -fps 25 | cvlc -vvv stream:///dev/stdin --sout '#rtp{sdp=rtsp://:8554/live}' :demux=h264

Видео доступно по адресу (вместо

RPI_ADDRESS

, адрес Raspberry):

rtsp://RPI_ADDRESS:8554/live

Настройка GCS:

Адрес потока можно использовать для подключения нескольких плееров на разных устройствах, но, так как видеозахват и трансляция для Raspberry весьма трудоемкий процесс, то для нескольких потребителей видео лучше использовать внешний сервер (описание ниже).

Висеть, как вкопанный

Чтобы дрон умел висеть на одном месте и не “плавать”, одного только GPS не достаточно. К сожалению, из-за состояния атмосферы координаты с приемников GPS могут плавать в пределах десятков метров и для сантиметровой точности нужно использовать корректирующие системы

. Эта система использует наземную неподвижную станцию, как эталон отклонений координат, и радиосвязь с бортом, чтобы отправить туда значения этих отклонений. Такая штука обязательно нужна для съемки фотопланов с последующей склейкой в большие карты, а для целей висения на месте я пока ограничусь оптическим датчиком

Работает он по такому же принципу, как и оптическая мышь. В отличие от IR-Lock, он не распознает конкретный образ и в Ardupilot они работают в разных полетных режимах. Изображение с камеры анализируется на смещение 400 раз в секунду, а вычисленные значения смещения могут быть прочитаны контроллером по протоколу I2C. Датчик (

) весит 15 грамм и имеет все необходимое у себя на плате: процессор 168 MHz Cortex M4F CPU (128 64 KB RAM), оптический сенсор 752×480 MT9V034 и 3-х осевой гироскоп L3GD20. Для его нормальной работы также рекомендуется использовать лазерный дальномер, вместо ультразвукового. Хотя на самом модуле предусмотрен разъем как раз для УЗ датчика.

Выбор полетного контроллера

Так как мне нужно транслировать видео и телеметрию через интернет, то сразу приходит на ум поставить на дрон микрокомпьютер с 4G модемом и камерой, и сделать из этого комплекта web-трансляцию. Нашлись вот такие решения:

. Это обычные одноплатники с внешним USB 4G модемом и камерой. Для кодирования и трансляции видео используется

. Но эти штуки сами по себе дроном управлять не умеют, их нужно использовать совместно с полетным контроллером.

Полетный контроллер — это мозг дрона. Он следит за состоянием датчиков положения (гироскоп, акселерометр, компас), GPS-координатами, положением ручек на пульте управления и, исходя из этих данных, управляет моторами, чтобы висеть в одной точке или куда-то лететь.

Полетный контроллер нужно будет как-то связать с бортовым компьютером, чтобы можно было загрузить полетное задание или указать произвольную точку куда лететь и когда включать камеру. В продаже можно найти много разных контроллеров сильно отличающихся друг от друга по цене и функционалу.

С Ardupilot я игрался еще на 8-битных атмегах, в которых не было USB-bootloader’а, а прошивались они на программаторе. С тех пор с ним не сталкивался и был приятно удивлен, когда узнал, что сейчас он может работать на 64-битных компьютерах с Linux, у него огромное сообщество пользователей как хобби, так и профи, длинный список поддерживаемых “из коробки” датчиков и расписанные планы на 2021-2021 годы. За это время он успел перерасти в проект DroneCode, а потом и отсоединиться от него.

На первый взгляд в нем как раз реализованы все необходимые функции: автоматический взлет и посадка, загрузка полетных заданий, есть desktop и мобильные приложения под все основные семейства ОС. Программы управления (GCS — Ground Control Station) общаются с бортовым контроллером короткими сообщениями по открытому протоколу MAVLink через комплект радиомодемов (дрон шлет телеметрию, GCS шлет команды управления). Подозреваю, что эти сообщения получится пустить через интернет.

Взглянем на список поддерживаемых контроллеров и что-нибудь подберем. Вариантов там полтора десятка от мала до велика и с разными характеристиками.

Из всего того многообразия контроллеров мне понравилось несколько вариантов:

Полетный контроллерErle PXFMiniEmlid EdgeNavio 2Erle Brain 3PixHawk 2 Cube
Доп компьютерRaspberry Pi Zero WнетRaspberry Pi 3нетRaspberry Pi 3
Вес комплекта, г849798145150
Процессоры, общее кол-во12213
ОС, одновременно работающих11112
IMU датчики, комплектов12213
Датчик воздушного давления12111
Резервирование питаниянетнет
GPS, Глонассвнешний модуль
с доп магнитометром
внешний модуль
с доп магнитометром
встроенный приемник, внешняя антеннавнешний модуль
с доп магнитометром
внешний модуль
ВидеовходCSI на Raspberry HDMICSI на RaspberryCSICSI на Raspberry
WiFiестьесть
Long Range 2км
52 г
естьестьесть
Стоимость комплекта, $212700215341331


Самый легкий комплект (84 г) получается из микрокомпьютера

(9 г), контроллера

(15 г), родного внешнего GNSS модуля (46 г) и дополнительного

(14 г).

DIY автономный дрон с управлением через интернет. Часть 2 про ПО / Хабр

Рабочий процессор в этом комплекте один — на Raspberry Pi. На нем висит управление ШИМ регуляторов моторов, считывание показаний датчиков, ОС Linux со всеми потрохами и декодирование видео с камеры. Так как в Pi Zero не предусмотрены USB порты, то в этом варианте приходится использовать внешний концентратор. IMU датчики и вход питания без резервирования.

Следующий комплект (97 г) от гонконгской компании с русскими фамилиями в команде разработчиков — контроллер Emlid Edge (59 г) с GNSS модулем (38 г). GNSS модуль работает по протоколу UAVCAN и дополнительно оснащен магнитометром и датчиком воздушного давления. За ШИМ здесь отвечает отдельный процессор ARM Cortex-M3, ОС Linux крутится на основном ARM Cortex-A53 quad-core.

В контроллере имеется HDMI видеовход, что позволяет подключить к нему напрямую любую камеру с таким выходом, например GoPro 4 или 5. Относительно высокая стоимость объясняется дальнобойными wifi-приемопередатчиками в комплекте (до 2 км с трансляцией HD-видео).

Следующий вариант (98 г) состоит из знаменитого микрокомпьютера Raspberry Pi 3 (45 г) с контроллером-шилдом Navio 2 (23 г) от той же Emlid и внешней GNSS-антенны (30 г). На контроллере стоит отдельный процессор Cortex-M3 для управления ШИМ на 14 каналах и расшифровки входящих SBUS и PPM сигналов от приемника. Он, в свою очередь, управляется через драйвер в ядре ОС Linux, которая крутится на Raspberry.

Контроллер оснащен парой раздельных IMU датчиков (акселерометр, гироскоп, магнитометр) MPU9250 и LSM9DS1, одним датчиком воздушного давления и GNSS-модулем U-blox NEO-M8N, который видит GPS, Глонасс и BeiDou с внешней антенной через разъем MCX.

Как летать на fpv

Каждый пилот, управляющий квадрокоптером, иногда мечтает оказаться на борту своей летающей машины и увидеть те пейзажи, которые открываются с высоты птичьего полета. Виртуально совершить такой полет вполне возможно в наше время.

С изобретением режима First Person View каждому владельцу доступен просмотр видеокартинки с камеры летящего дрона в то время, когда сам он стоит на земле.

Эта возможность осуществляется за счет установки передатчиков на корпус беспилотника и пульт управления. По каналу Wi-Fi снимаемое видео сразу передается на монитор, находящийся на земле.

Пилот может видеть изображение на экране пульта, если таковой предусмотрен его конструкцией, смартфона или видеоочков. Наиболее зрелищный вид достигается с помощью использования последних.

Технологии позволяют установить камеру на подвес, благодаря которому можно будет контролировать движение объектива в разные стороны. Таким образом, владелец коптера может полностью погрузиться в виртуальный полет.

Новинкой последних лет является съемка видео сразу с двух камер, позволяющая передавать на очки стереоизображение.

FPV-устройства сразу завоевали много положительных отзывов, а попробовать новинку мечтает каждый любитель техники. Большой спрос поспособствовал быстрому появлению функции на многих моделях.

Компания Syma стала одной из немногих производителей, которые предложили покупателям FPV-дроны по очень доступным ценам. Благодаря этому сейчас почувствовать свободный полет может даже новичок пилотирования.

Подобный режим очень помогает в различных целях. Благодаря ему аэрофотосъемка, создание видеороликов с высоты и поиск пропавших предметов на местности стали намного проще.

Смотрите про коптеры:  Квадрокоптер Syma X5UW: купить по цене от 3356 р. в интернет-магазинах Ростова-на-Дону, характеристики, фото, доставка

Производители всерьез взялись за разработку оборудования для полетов от первого лица, поэтому за каких-то 5 лет существования этого режима его возможности стали просто удивительными. Так, максимальное расстояние, на котором держится устойчивая связь с передатчиком, составляет 14 километров.

Очень полезной при такой дальности является информация телеметрии, отображенная прямо на экране. Зачастую при полетах от первого лица пилот не может держать квадрокоптер в поле своего зрения, поэтому ориентируется только по картинке.

Данные GPS-координат, высоты, направления и остатка заряда батареи ему в таком случае просто необходимы.

В принципе, любой коптер может быть дополнен функцией FPV. Главное при этом — мощность беспилотника.

Он должен иметь возможность поднимать не только камеру, но и передатчик. Однако, обычно он очень мал по размеру, так что установить FPV можно практически на любой дрон.

После того, как возможности полетов от первого лица достигли определенных успехов, встал вопрос о безопасности полетов. Не каждый пилот достаточно добросовестный, чтобы не нарушать личное пространство посторонних людей или не использовать беспилотник для незаконных действий.

Из-за этого были введены зоны No-Fly, где полеты на квадрокоптерах запрещены. К ним относятся военные базы и прочие важные объекты. Кроме того, сейчас каждый владелец должен обязательно зарегистрировать свой дрон.

Как повлияет принятие нового закона о квадрокоптерах от 22.12.2021 на вас?

Как управлять квадрокоптером с телефона

Многие квадрокоптеры Syma можно запустить через смартфон при помощи программ Syma FPV и Syma GO, а дроны DJI — через DJI GO 4. Приложение доступно к скачиванию как через магазин программного обеспечения, так и по QR-коду от производителя. Дальнейший принцип управления квадрокоптером будет зависеть от особенностей конкретной утилиты.

Как запустить и управлять квадрокоптером: видео, пошаговое обучение
Панель управления коптером с мобильного повторяет устройство физического пульта

Какой режим выбрать

Большинство моделей коптеров можно запустить в трех режимах:

  1. GPS-модуль. Маршрут передвижения задается заранее, и устройство просто следует заданной траектории без отклонений от курса.
  2. Стабильный полет. В этом режиме запускается встроенный акселерометр аппарата — датчик, отвечающий за автоматическое удержание заданной высоты. Запустить коптер с такими настройками удобно, если планируется фото- и видеосъемка.
  3. Ручной полет. Управление осуществляется полностью вручную, за все движения дрона отвечает оператор.
Как запустить и управлять квадрокоптером: видео, пошаговое обучение
Ручное управление дроном считается самым интересным, но требует навыка

Новичку запустить китайский квадрокоптер лучше всего на автопилоте, чтобы не потерять и не сломать технику при первом полете. Также можно выбрать стабильный режим, а вот к ручному управлению нужно переходить только при накоплении значительного опыта.

Калибровка датчиков и настройка параметров автопилота


Калибровку автопилота можно сделать почти в любой GCS. В документации Ardupilot она

во всех подробностях. Прежде всего устанавливаем тип рамы. У меня стандартная 4-х моторная компоновка, поэтому это

Quad X

Первый полет лучше все же сделать в ручном режиме. Подключаем и калибруем радиоуправление (приемник и передатчик).

Осталось откалибровать акселерометр и компас.

Для того, чтобы Ardupilot видел и учитывал данные с внешних датчиков, установим необходимые параметры:

Для PX4Flow (калибровка самого датчика и обновление прошивки)

FLOW_ENABLE = 1 (Enabled)FLOW_ADDR = 0 (0 = вариант для стандартного адреса 0х42)

Для лазерного высотомера VL53L0X (инструкция)

https://www.youtube.com/watch?v=videoseries

RNGFND_TYPE = 16 (VL53L0X)RNGFND_ORIENT = 25 (ориентация дальномера вниз)RNGFND_ADDR = 41 (I2C-адрес в десятичном виде). Адрес датчика по-умолчанию 0x29, что в десятичном виде = 41.RNGFND_SCALING = 1RNGFND_MIN_CM = 5RNGFND_MAX_CM = 120RNGFND_GNDCLEAR = 15 (расстояние от датчика до поверхности, когда дрон стоит на земле)

Для IRLock (подробная инструкция, wiki IR-Lock)

PLND_ENABLED = 1PLND_TYPE = 2PLND_BUS = 1

Для сонара переднего обзора (инструкция)

Компоновка

DIY автономный дрон с управлением через интернет. Часть 2 про ПО / Хабр

Пока я выбирал подходящую раму и думал как все это на ней размещать и чем крепить, пришел к выводу, что проще будет нарисовать несколько деталей и заказать 3D-печать из пластика и фрезеровку из карбона. Пару готовых железок и крепеж можно заказать на Алиэкспрессе.

Немного поэкспериментировав с компоновкой и центром тяжести, получилась вот такая рама:

Она состоит из карбоновых трубок и пластин, деталей из алюминия и крепежа из титана. Расчетный вес рамы получился 350 г при диагонали 700 мм. 3D-модель рамы и список деталей.

Полностью собранная модель (без проводов):

Общий вес коптера с электроникой, аккумулятором Li-Ion 6S2P и проводами должен получится 1931 г.

Да, мне тоже показалось, что дрон получился слишком голым для автономного варианта и мелкий дождик легко намочит бортовую электронику. Поэтому добавил немного пластика:

3D-модель рамы. Список деталей рамы.3D-модель в сборе. Список компонентов.

Вес пустой рамы с корпусом 384 г, общий вес 2020 г, расчетное время висения на одной зарядке (разряд аккумулятора до 20%): 44 минуты.

Моторы и пропеллеры


На многих профессиональных дронах я видел моторы и пропеллеры компании

. Видимо, не спроста. В документации Ardupilot они также

как силовая установка для профессиональных дронов. Поэтому, поищем подходящие моторы у них.

Чтобы дрон летал долго, нужны моторы с максимальным КПД. Эффективность связки мотора и пропеллера измеряется количеством тяги в граммах на 1 Ватт затраченной электроэнергии. Чтобы узнать какой мотор самый подходящий, нужно знать общий вес полностью собранного дрона с учетом рамы, аккумулятора и самих моторов с винтами.

Слишком много неизвестных, поэтому воспользуюсь онлайн калькулятором для квадрокоптеров E-calc.

Поигравшись в калькулятор, я выбрал моторы Antigravity 4004 KV300 (53 г) с винтами 15х5 (27 г). В оптимальном режиме при напряжении питания 24 Вольта такой комплект тянет 474 грамма при токе 1,4 А. Эффективность получается 14.

11 г/Ватт, отношение тяги к собственному весу = 5.9:1. На полном ходу тяга составляет 1311 грамм при токе 7,5 А. Коптер будет с четырьмя моторами, то есть квадро. Оптимальный взлетный вес = (474 г * 4 мотора) = 1896 г, максимальный (с учетом тяговооруженности 2:1) = (1311 г * 4 мотора) / 2 = 2622 г.

Моторы управляются регуляторами оборотов. Напряжение питания моторов = 24 Вольта, максимальный рабочий ток = 7,5 А, поэтому нужен регулятор под такое напряжение и с рабочим током, с учетом запаса, минимум 10А. У T-Motor самый легкий регулятор (7 г без проводов) под такое напряжение — это FPV 35A-32bit 3-6S.

Подитог:

ВМГ (винто-моторная группа), состоящая из моторов, пропеллеров и регуляторов (по 4 шт каждого) весит 346 г.

Вместе с электроникой и полезной нагрузкой (346 505) получается 851 г. С учетом крепежа, проводов и разъемов (прикинем 100 г) = 951 г.

При оптимальном весе, на раму и аккумулятор остается (1896 — 951) = 945 г. При максимальном (2622 — 951) = 1671 г.

Настройка и запуск ardupilot

Релизы новых версий Ardupilot немного запаздывают в сборке от Emlid. Если необходимый функционал доступен в самой последней версии, то установить ее из исходников можно

Разработчики Navio добавили в свою сборку простую и удобную утилиту Emlid tool для проверки датчиков и настройки Ardupilot. Сначала проверим, видит ли Raspberry контроллер Navio:

emlidtool info


Если в ответ на эту команду выдает что-то вроде:

Vendor: Emlid Limited
Product: Navio 2
Issue: Emlid 2021-06-05 831f3b08594f2da17dccae980a2e3659115ef71f
Kernel: 4.14.34-emlid-v7 
RCIO firmware: 0xcaec2284

значит видит. Проверим состояние датчиков (покажет список и состояние):

emlidtool test

и драйвера ШИМ-контроллера в ядре Linux:

cat /sys/kernel/rcio/status/alive

0 = не работает, 1 = работает.

Прошивка ШИМ-контроллера обновляется так:

sudo emlidtool rcio update

Теперь настроим Ardupilot:

sudo emlidtool ardupilot

В терминале откроется текстовый GUI с пошаговыми менюшками. Выбираем copter последней версии, тип

arducopter

, автозапуск при включении (

On boot: enable

), старт после настройки (

Ardupilot: start

Выходим через пункт меню Quit.

Проверим запустился ли Ardupilot:

sudo systemctl status arducopter

Обратите внимание, файл запуска в systemd называется

arducopter

, так как настроен был вариант

copter

Теперь нужно настроить Ardupilot так, чтобы он отправлял нам телеметрию. Для этого отредактируем файл конфигурации:

sudo nano /etc/default/arducopter 

В нем должны быть такие строки:

TELEM1="-A udp:127.0.0.1:14550"
ARDUPILOT_OPTS="$TELEM1"

Сохраняем файл (

Ctrl X

, затем

Y

) и перезапускаем Ardupilot:

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart arducopter


Проверить состояние процесса Ardupilot можно такой командой:

sudo systemctl status arducopter

С такими настройками Ardupilot будет транслировать телеметрию (пакеты

) в локальный UDP-порт 14550. Далее, скрипт

(описание ниже) будет забирать оттуда телеметрию и передавать в GCS или скрипт, а также отправлять в обратном направлении пакеты с командами.

Вместо локального адреса и порта можно записать IP-адрес ПК или планшета в локальной сети и пакеты будут транслироваться сразу туда.

Однако, такой подход оправдан, если данные телеметрии больше нигде не используются и у устройства с GCS статический IP адрес. Иначе каждый раз в настройках Ardupilot придется прописывать новый. Чтобы общаться с автопилотом по TCP могли одновременно несколько GCS с динамическими адресами и еще какие-нибудь скрипты на самом бортовом компьютере, удобнее использовать MAVProxy.

Этот скрипт (написан на Python) может получать пакеты MAVLink на локальный UDP-адрес и ретранслировать их на несколько локальных или удаленных IP-адресов как по UDP, так и по TCP. Пакеты передаются в обоих направлениях Ardupilot ⇔ GCS. Кроме того, MAVProxy представляет из себя полноценную GCS, но с текстовым интерфейсом.

Обновление дистрибутива и установка необходимых пакетов

Открываем SSH-клиент и соединяемся с Raspberry (локальный IP-адрес navio вместо

RASPBERRY_IP_ADDRESS

ssh pi@RASPBERRY_IP_ADDRESS


Стандартный пароль:

raspberry

. В первую очередь необходимо расширить файловую систему ОС на весь объем SD-карты:

sudo raspi-config --expand-rootfs

и перегрузиться:

sudo reboot

После перезагрузки, соединяемся еще раз и обновляем дистрибутив:

sudo apt-get update && sudo apt-get dist-upgrade -y


Устанавливаем дополнительные пакеты:

sudo apt-get install autoconf automake libtool pkg-config libgstreamer1.0-dev libgstreamer-plugins-base1.0-dev libraspberrypi-dev gstreamer1.0-tools gstreamer1.0-plugins-good gstreamer1.0-plugins-bad

и компилируем обертку

для

и родной камеры Raspicam:

Первый запуск и полет квадрокоптера

Для пошагового обучения тому, как научиться управлять квадрокоптером, следует выбирать ясный, солнечный и безветренный день. Поднимать дрон нужно на открытой площадке без проводов, зданий и близко расположенных деревьев:

  1. При помощи пульта или мобильного устройства коптер нужно запустить в воздух. Отпускать его далеко не рекомендуется.
  2. Взлет, зависание и посадку стоит отработать несколько раз подряд, чтобы они не вызывали затруднений.
  3. После этого можно переходить непосредственно к полетам. Квадрокоптер отправляют из точки А в точку Б в пределах собственной прямой видимости с последующей посадкой.
Как запустить и управлять квадрокоптером: видео, пошаговое обучение
При первых полетах дрон поднимают не более чем на 2 м над землей

В первые дни лучше всего пользоваться приведенной схемой и отработать простейший алгоритм управления квадрокоптером до автоматизма. Постепенно можно набирать высоту и усложнять траекторию полета, но по-прежнему на открытом пространстве, без расположенных поблизости препятствий.

Правила безопасности

Необходимо соблюдать определенные правила запуска квадрокоптера. Они помогут не разбить дорогостоящий аппарат и не нанести ущерба окружающим людям и объектам. Основные рекомендации следующие:

  • не запускать коптер над территориями No Fly — аэропортами, стадионами, военными частями и аналогичными объектами;
  • избегать полетов в непосредственной близости от скоплений людей или в местах с плотной застройкой;
  • не отпускать квадрокоптер слишком далеко и всегда держать его в поле зрения.
Смотрите про коптеры:  Полеты дроном в Москве - Юридический раздел - Dji-Club

Перед тем, как запустить дрон, нужно внимательно осмотреть его на предмет целостности. Если пропеллеры повреждены, их нужно сначала заменить, а уже потом отправлять устройство в полет.

Как запустить и управлять квадрокоптером: видео, пошаговое обучение
Ручное управление дроном считается самым интересным, но требует навыка

Важно! Предварительно стоит уточнить законы, касающиеся использования беспилотников в конкретном регионе. Не исключено, что дрон придется сначала официально зарегистрировать

С чего начать и где запускать

Квадрокоптер — потенциально опасное для человека и довольно хрупкое устройство. При неудачной посадке или ударе о преграду машина может повредить лопасти или раму. При этом возможна ситуация, когда пользоваться квадрокоптером после аварии нереально. Игрушка или устройство для специального применения требует дорогого ремонта или целиком отправляется на свалку.

Для начинающих существует простая рекомендация: чтобы освоить управление квадрокоптером, лучше купить недорогую и легкую модель с защитой лопастей. Стоимость подобных изделий менее 50 долларов. Но одновременно — такая простая модель позволит освоить любой метод манипулирования, будь то управление квадрокоптером с телефона, со специального пульта, с компьютера.

Пока идет обучение и привыкание к управлению, стоит следовать простым рекомендациям.

  1. Коптер следует запускать на больших открытых пространствах. Так достигается максимальная дальность связи. Кроме этого, минимизируется опасность поломки машины из-за удара о препятствия.
  2. Начинать учиться полету стоит на стандартных режимах, заложенных в функционал программного обеспечения или пульта.
  3. Не нужно запускать коптер при сильном ветре, в дождливую погоду.
  4. Как потенциально опасное для человека устройство, коптер не стоит запускать в людных местах. По крайней мере, пока владелец не научится уверенно управлять дроном с полным контролем машины.

Важно! Перед тем, как ехать за город на пикник, стоит почитать законы. Существуют определенные правила запуска дронов. Есть и закрытые для любых полетов зоны, которые располагаются возле аэропортов, военных баз, областей особого контроля, мест с повышенным режимом охраны (дамбы, подстанции, газопроводы и т.д.).

Телеметрия через интернет

Чтобы GCS могла подключиться через интернет к дрону с динамическим IP-адресом, необходим промежуточный сервер со статическим IP, на котором будет запущен скрипт MAVProxy. Для этих целей я воспользовался арендой облачного сервера у одного из известных провайдеров.

Для MAVProxy подойдет самая минимальная конфигурация, но так как у меня этот же сервер будет заниматься ретрансляцией видео, то я выбрал вариант с чуть большей памятью (одно ядро и 1Гб памяти, Ubuntu 18.04). Для минимальной задержки в прохождении данных между бортом и GCS, сервер должен располагаться в максимальной географической близости к дрону и GCS.

Устанавливаем MAVProxy на сервер. Сначала зависимости:

sudo apt-get install python-dev python-opencv python-wxgtk3.0 python-pip python-matplotlib python-pygame python-lxml python-yaml

а потом и сам скрипт через PIP:

sudo pip install MAVProxy

пропишем путь:

Требования к бпла

  • Вертикальный взлет и посадка (без катапульт и парашютов), то есть коптер
  • Умеет взлетать, лететь по заданным точкам, возвращаться обратно и садиться в автоматическом режиме
  • Редактировать полетное задание, давать команду на взлет и на посадку можно из любой точки мира
  • Трансляция телеметрии и видео в реальном времени через интернет
  • Загрузка на сервер фото и видео с бортовой камеры в процессе или после полета
  • Зарядка или механизированная замена аккумулятора без участия человека.


А также два противоречащих друг другу требования:

  • Надежная электроника (если где-то упадет, считай потерял)
  • Относительно низкая стоимость эксперимента (если где-то упадет, считай потерял)

Степень автономности в идеале хочется фантастическую: дрон сам летает по заранее спланированному маршруту, загружает фото на сервер, ПО на сервере выявляет дефекты по фото и формирует заявку ремонтной бригаде с координатами мест проведения работ. Сам дрон не должен требовать к себе внимания человека до окончания рабочего ресурса какой-нибудь детали, например, аккумулятора или подшипников.

Понятно, что эта задача не на один год, но я начну, а кто-нибудь, может быть, подхватит и продолжит.

Для примера, готовые промышленные варианты автономных комплексов: раз, два, три, четыре, пять, шесть, семь, восемь, девять, десять, одиннадцать, двенадцать, тринадцать, четырнадцать.

Удобно ли управлять с телефона

Если вам когда-нибудь доводилось держать в руках аппаратуру управления профессионального уровня, то вы приблизительно представляете, сколько кнопок, тумблеров и переключателей на ней находится.

Новичку не так просто разобраться, как управлять квадрокоптером с помощью всех этих приспособлений.Стоимость такого функционального пульта может оказаться даже существенно больше, чем ценник на дрон.

В результате, коптер оснащается качественной, на сравнительно простой аппаратурой управления любительского уровня, тогда как большинство настроек и интеллектуальных режимов переносятся в мобильное приложение. Это позволяет уменьшить стоимость комплекта без какого-либо ухудшения характеристик коптера.

Управление дроном с помощью смартфона можно разделить на несколько основных элементов:

  • Непосредственно управление движением коптера в воздухе
  • Настройка режимов полета, активация функций
  • Управление через FPV

Неудобным может оказаться только первый элемент. Действительно, когда под пальцами оказываются виртуальные стики и кнопки, и нет того самого физического контакта, манипулировать коптером очень непривычно. Очень многое зависит от качества программного обеспечения. Если программа сделана плохо, то удовольствия от управления вы не получите, а некоторые команды могут обрабатываться с ошибками.

Известные производители обеспечивают своих пользователей качественным ПО для смартфонов на iOS и Android. Нужно время на привыкание, но в целом сенсорный экран хорошо подходит для управления коптером. И, например, зарождающийся класс селфи дронов ориентирован именно на работу в связке с телефоном.

Впрочем, полноценная аппаратура управления вряд ли когда-то изживет себя. Во-первых, для очень многих пилотов важен тот самый физический контакт со стиками, во-вторых, для быстрого маневрирования настоящие кнопки и переключатели удобнее сенсорных, и в-третьих – только пульт с мощным передатчиком обеспечит вам необходимую дальность полета и высоту.

Смартфон удобен для быстрого доступа к вспомогательным настройкам, для выбора и запуска полетных режимов, для их настройки. Например, популярный режим Облет по точкам у вас не получится использовать без мобильного устройства или компьютера. Работа с видеокамерой также заметно упрощается, когда есть возможность использовать телефон.

Прежде чем управлять дроном с мобильного устройства, нужно разобраться, как подключить к телефону коптер. Возможные следующие варианты:

  • Подключение телефона к коптеру через Wi-Fi точку
  • Подключение телефона к пульту через Wi-Fi точку
  • Подключение телефона к пульту через кабель

Первый вариант является самым простым. После включения коптера создается Wi-Fi точка доступа, к которой подсоединяется смартфон пилота. Во втором варианте точку доступа создает пульт. В третьем случае смартфон просто подключается кабелем к аппаратуре.

В мобильном приложении выбирается способ управления с телефона, на дисплее появляются стики и кнопки. Управляемый с Android или iOS коптер ведет себя точно также, как если бы он управлялся с пульта.

Кстати, вариант с подключением телефона напрямую к коптеру используется не очень часто, ведь дальность полета ограничивается 50-100 метрами. В смартфоне установлен маломощный передатчик, но в некоторых случаях (например для селфи-дронов), его мощности будет вполне достаточно.

Управление дронами рукой

Дорогостоящие модели квадрокоптеров можно запустить при помощи специального браслета. Такой трекер позволяет осуществлять управление жестами, дрон подчиняется движениям руки и летит в ту или иную сторону. Технологию поддерживают коптеры DJI, оснащенные камерой.

Как запустить и управлять квадрокоптером: видео, пошаговое обучение
При управлении коптером рукой необходимо следить, чтобы аппарат находился в пределах видимости

Минусом подобной системы управления квадрокоптером является ее невысокая точность, устройство распознает далеко не все жесты. Кроме того, запустить дрон движением руки можно только при хорошем дневном освещении.

Управление квадрокоптером через интернет

Управление через интернет поддерживают не все модели квадрокоптеров, но в некоторых дронах такая функция предусмотрена. К примеру, производитель DJI для своих беспилотников предлагает систему Ground Station. Дроны поставляются в комплекте с двумя модемами на 2,4 Ггц, для наземной станции и установки на борту аппарата, а также с антенной, модулем BTU и CD с программным обеспечением.

Как запустить и управлять квадрокоптером: видео, пошаговое обучение
Программа для управления через интернет предоставляет широкие возможности построения маршрута

После установки программы управления квадрокоптером на экране компьютерного устройства отобразится карта Google с панелью контроля. Возможности у оператора будут точно такими же, как и при пилотировании с пульта. Есть полезные функции безопасности, если сигнал во время полета дрона прервется, устройство вернется на точку взлета. Для этого нужно только предварительно отметить ее на карте.

Управление с пульта

Передача команд с помощью пульта управления — наиболее распространенная опция, применяемая как в бюджетных, так и дорогих коптерах. Оператору предлагается ряд стандартных режимов:

  • подъем вверх;
  • опускание со снижением оборотов двигателя;
  • вращение в горизонтальной плоскости;
  • наклоны в двух плоскостях.

Все операции производятся с помощью двух джойстиков. Левый отвечает за обороты двигателей и вращение. Перемещая джойстик вперед-назад, регулируют тягу: взлет и посадка. Боковое изменение положения дает команду на вращение летающей машины в горизонтальной плоскости. Перемещение джойстика влево — против часовой стрелки, вправо — в ее направлении.

Второй манипулятор отвечает за наклоны машины. Управление дроном предусматривает:

  • наклон вперед для движения в данном направлении;
  • наклон назад для торможения тягой или движения;
  • наклоны вбок для управления траекторией или перемещения;

Манипулируя правым джойстиком пульта, можно правильно управлять квадрокоптером при его следовании по сложной траектории. Это можно считать основным функциональным каналом.

Кроме двух джойстиков, на пульте может находиться несколько функциональных кнопок. Они активируют те или иные режимы работы коптера. Например:

  • разблокировка двигателей, чтобы начать взлетать и пользоваться квадрокоптером;
  • зависание в стационарной позиции, для моделей с таким функционалом;
  • автоматическая плавная посадка;
  • выполнение заданного маршрута следования.

Сложные и дорогие квадрокоптеры могут иметь набор функций, для которого не хватит нескольких кнопок на пульте. Оператору предлагается выбрать режимы, которые активируются при нажатиях. Начальная настройка пульта не отличается сложностью, производитель предоставляет самые подробные инструкции.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector