Квадрокоптер с GPS, дрон с GPS модулем, GPS трекер для квадрокоптера

Основные функции квадрокоптера с gps

Функционал различен в зависимости от стоимости. Основные функции маячков со средней стоимостью:

1. Планирование маршрута. Возможность отследить и запланировать маршрут полета удаленно.
2. Запоминание координат точки взлета. Будет полезно для дронов в которых есть функция автоматического возврата в исходную точку. Контроль точки взлета позволит понять насколько далек квадрокоптер от точки и позволит проложить путь к актуальному местонахождению.
3. Функция возврата при потере связи с пультом. Если коптер перестал реагировать на пульт управления и связь была утрачена по какой-либо причине, то целесообразно использовать функцию возврата, которая вернет дрон в позицию откуда начался полет.
4. Функция GPS мониторинга. Дает возможность в реальном времени отследить где находится квадрокоптер.
5. Управление через приложение на смартфоне или планшете. Дает возможность управлять устройством не только с помощью пульта.
6. SIM карта и звонок дрону. Эти функции будут полезны, если дрон был утерян.

Дроны и маяки

Технологий поиска людей не так много. Собственно, они сводятся к двум типам: беспилотные летательные аппараты — один или несколько сообщающихся между собой (рой) — и сигнальные маяки.

Первые летают над местностью и пытаются обнаружить и снять заблудившегося человека на камеру, а затем передать его координаты спасателям. Вторые сбрасываются на местность и активно привлекают к себе внимание светом и звуком из расчета, что заблудившийся найдет их сам и сможет дать о себе знать с их помощью.

Одна из команд готовит к запуску «Орлан-10». Это разработанный российским предприятием «Специальный технологический центр» многофункциональный беспилотник. Он предназначен для наблюдения за объектами в труднодоступной местности, в том числе при проведении поисковых и ремонтных работ.

«Орлан» оснащен гиростабилизированной камерой, вращающейся на 360 градусов. Задача такого самолета —  обнаружить цель с помощью камеры и доложить ее координаты спасателям. Работает беспилотник на 95-м бензине и может летать 10 часов. Как бензопила, только самолет.

Основное нововведение, как объясняет участник команды Константин Мудрак, в использовании системы из двух таких самолетов. Только на втором вместо гиростабилизированной камеры установлен фотоаппарат, обычная видеокамера и тепловизор — с их помощью этот самолет будет делать первоначальный отбор данных.

• «Чтобы решить задачу наблюдения вне зависимости от влажности, тумана, осадков и тому подобного, необходимы высокочувствительные тепловизоры, — объясняет Константин. — Как раз сейчас пошло новое поколение: шаг пикселя 12 микрометров, разрешение 1024 на 668, реализован алгоритм локального контрастирования, при котором внутри одного поля зрения могут размещаться как очень горячие, так и очень холодные объекты. Иначе говоря, все теплые объекты будут фиксироваться в качестве цели».

Затем, по задумке команды, координаты целей, найденных тепловизором, будут передаваться на первый самолет для направления поля зрения его камеры. Он будет делать доразведку. Таким образом, многое зависит от источников тепла. Если человек сможет развести костер, его увидят быстрее. Но и одним тепловизором не обойтись.

Другие характеристики квадрокоптера

• При выборе квадрокоптера стоит учитывать летные характеристики устройства. Это прежде всего, время автономной работы, возможность вернуться, регулировать скорость полета.
• Пульт от дрона должен быть удобным в управлении, удобно лежать в руке. Кнопки должны быстро нажиматься, связь между пультом и дроном должна быть без задержек.
• Камера для съемки фото и видео позволяет оглядеть окрестности со стороны и запечатлеть их. Лучше всего выбирать модели с камерами высокого разрешения, чтобы качество картинки радовало вас.
• Дрон c камерой с установленным GPS модулем всегда будет под вашим присмотром.
• Датчик удара и сигнал SOS позволит понять, что с устройством случилась беда. Это падение вследствие потери управления, столкновение с препятствием.

И тут.

И тут следует продолжение.

Использование gps модуля квадрокоптера

При выборе модуля качество его сборки и прочность материалов — на первом месте. Пластик должен быть прочным, так как маяк подвергается падению с большой высоты.

При выборе модуля важны его технические характеристики. Устройство средней стоимости с хорошей сборкой и функционалом будет иметь приблизительно такие характеристики:

Общие требования к передатчику:

— малый вес и объем

— питание от литий-полимерного элемента (батарея от сотового телефона)

— время автономной работы не менее суток

— низкая цена, т.к. вероятность потери устройства немалая

Общие требования к приемнику:

— умеренный вес и объем

— направленая антенна

— звуковая и визуальная индикация уровня сигнала

— время автономной работы не менее 2х часов

— дальность обнаружения приемника — от 100 метров по лесу.

Позже наша команда стала принимать участие в соревнованиях Global Balloon Space Challenge, а так же в других событиях, и, естественно, маяки применялись во всех случаях.

Откуда есть пошла идея

Один мой старый приятель взялся обсуждать со мной свою новую затею — все мы в свое время увлекались приключенческими гонками, коих проводится

в наших краях, но вот не давала человеку спокойно жить предсказуемость классической приключенческой гонки — контрольные пункты (КП) расставляются людьми, а значит их можно хоть немного предугадать.

Вот так и появился

Первый блин.ком

Первые испытания и соревнования с применением полученной системы «найди меня» прошли в целом успешно, пеленгатор пару раз позволил найти упавший зонд в лесу. Антенна показала приемлимую направленность, зонды, как и предполагалось, можно услышать по рации.

Дистанция обнаружения в лесу тоже в рамках разумного. Из неприятных открытий было то, что параметры модулей передатчика довольно сильно «гуляют» от экземпляра к экземпляру — как частота, так и мощность. Разные модули пищали на каналах 32-42, при ожидаемом 34.

Уровень RSSI на приемнике тоже вел себя несколько странно, но некоторое шаманство в алгоритме приемника позволило видеть на индикаторе некоторую величину, похожую на уровень сигнала передатчика в неких попугаях. В преддверии изготовления очередной партии внезапно выяснилось, что ключевые для всего проекта модули передатчиков сильно подорожали и вообще практически исчезли из продажи. В тоске я уныло рылся в сокровищах алиэкспресса, без особой надежды найти замену.

Передатчик

Для первой версии устройства были куплены модули фирмы Telecontrolli. Для передатчиков — RT4-433 (позже RT14-433). Поначалу это казалось хорошим вариантом. Для управления модулями в передатчике использовался один из самых дешевых MCU — STM8S003F3, в удобном для пайки корпусе SO-16.

Схема банальная — собственно MCU, обязательный конденсатор, фильтрующий конденсатор в цепи питания, радиомодуль, светодиод и резистор к нему. Примерно раз в секунду передатчик издает примерно полусекундный ам-модулированный импульс с частотой 200Гц и моргает светодиодом. Эта вариация маяка пережила несколько испытаний и инкарнаций.

Применялись самопальные лутованные платы,

Так же были эксперименты с разными светодиодами и разными токами — например, была мысль, что резкие короткие вспышки неестественного синего цвета изнутри прозрачного контейнера могут помочь найти контейнер в лесу ночью. Так же варьировались радиомодули, в зависимости от конъюнктуры рынка радиодеталей.

По звуку шагов

Параллельно с демонстрацией полетов весь день идет питчинговая сессия: команды презентуют свои проекты жюри, в числе которых представители фонда «Система», «Сбербанка», «Кронштадт Аэро» и поискового отряда «Лиза Алерт» в надежде убедить их, что эти технологии точно стоят гранта.

Тут и дроны — поодиночке и роями, и беспилотники, и поисковые радиомаяки в разных модификацях, и аэростаты — для ведения все той же съемки местности с воздуха. Пожалуй, оригинальностью отличается только проект команды «Динамика» — «Индикатор заблудившегося»: это не летательные аппараты и не маяки, а сейсмодатчики, которые детектируют человека по вибрациям, вызванным его шагами.

• «Прибор ставится у точки входа в лес. Оператор ждет, пока он поймает сигнал. Сейсмодатчики детектируют человека, который ходит по лесу и топает. После этого на экране прибора светодиодами отображается направление, которому и должен следовать оператор, — поясняет капитан команды Илья Балакаев. — Дальше человек просто следует в направлении, которое указывает прибор. Снова устанавливает его на землю, ждет две-три минуты, пока прибор снова обнаружит шаги человека. И так постепенно продвигается».

«Прибор ставится у точки входа в лес. Оператор ждет, пока он поймает сигнал. Сейсмодатчики детектируют человека, который ходит по лесу и топает. После этого на экране прибора светодиодами отображается направление, которому и должен следовать оператор, — поясняет капитан команды Илья Балакаев.

Прототип весит всего два килограмма и не требует специальных знаний для работы. При этом он уже успел продемонстрировать свою эффективность: на предварительных испытаниях нашел человека за 15 минут.

Финальная стоимость сейсмодетектора — всего 7—10 тысяч рублей, что вполне по силам некоммерческим организациям. Конечно, встает вопрос, как отличить шаги старушки от поступи кабана, но, как уверяет Балакаев, прибор способен отличать по частоте шагов человека от животного.

Некоторые опрошенные мной участники конкурса настроены к конкурентам скептично. Например, по мнению Виталия Хмелева из Томска, беспилотные летательные аппараты в поиске людей бесполезны и могут применяться лишь как часть комплексного решения.

— Беспилотники, находящиеся над кроной, не видят, что находится под ней, это во-первых — говорит Хмелев. — А вторая проблема состоит в очень большом количестве снимаемого материала. В нашей команде есть люди, которые работают с беспилотниками. Так вот, любая из камер, которая на них установлена, имеет свои ограничения.

С тепловизионной камеры вы не можете снимать в туман и днем, потому что нет достаточного контраста, а с оптической камеры вы не можете снимать ночью, так как ничего не видно. Но такие технологии могут находить людей на большой открытой местности. То есть поисковики могут перемещаться внутри леса, а с беспилотниками — закрывать поля.

Сам Хмелев представлял решение с маяками, у которого, по его словам, есть гигантский минус: людям, которые не могут двигаться, такой маяк не поможет. Если человек обессилен, он может слышать маяк или даже видеть, но не сможет его достать.

В ходе питчинговой сессии другой команды с аналогичным проектом обнаружилась и еще одна проблема: зимой маяк может утонуть в снегу и его будет не видно. Если же к нему прицепить, например, яркую ленту, он может зацепиться и повиснуть на ветке дерева и его будет не достать.

По мнению Хмелева, на весь конкурс нужно смотреть как на подбор комплексного решения:  в каждой из разновидностей технологий найти сильный проект и как-то их соединить.

В то же время сейсмический поиск, по его мнению, очень перспективен. Низкочастотный шум шагов можно услышать на большом расстоянии, а спутать с шагами зверей шаги людей нельзя.

— Если вы посмотрите патентный поиск, то удивитесь, что большинство радиослужб мира идентифицирует людей на большом расстоянии не по снимкам, а по частоте шагов. Они у вас практически как отпечатки пальцев. Так что отличить сигнал животного с четырьмя ногами от человека с двумя ногами и разной длиной ног не составит труда — нужен лишь хороший сигнал.

В целом участники согласны, что дрон, способный летать между деревьями, и сейсмопоиск, пожалуй, самые эффективные из представленных сегодня технологий. Хотя и то и другое в основе своей, конечно, не ново, и новшество касается лишь доработки алгоритмической части — чтобы аппарат лучше принимал сигнал или ориентировался на местности.

Но, к сожалению, команда «Динамика» со своим сейсмодатчиком в следующий тур не проходит. Жюри отдает предпочтение беспилотникам и в итоге присуждает грант команде GoFPV и еще шести командам, представившим разные модификации самолетов, дронов и конвертопланов, оснащенных камерами для высматривания заблудившихся людей. Эти команды займутся доработкой изобретений и продемонстрируют их новые возможности уже в июне.

 Евгения Щербина

Подготовке трекера к работе

Использовать GPS модуль для квадрокоптера достаточно просто, нужно:

• Установить карточку мобильного оператора.
• Включить ее GPS модуль.
• По указанной инструкции отправить сообщение со своего номера.
• Дождаться ответного сообщения от карты, которая передаст вам координаты с первоначальным расположением.

Квадрокоптеры перестали быть редкими устройствами. Сейчас ими владеет большое количество людей, число которых растет с каждым днем. Чаще всего владельцы выбирают среднего уровня беспилотники, которые летают на расстояние до 10 километров. Для них GPS трекер является необходимым.

Стоимость маяков варьируется в пределах от 1500 рублей, до 20 000 рублей. Не стоит выбирать самые дешевые модели. Бюджетные варианты могут плохо ловить связь, не точно передавать месторасположение. При падении трекер стоимостью в 1500 рублей вероятнее разобьется, и возможно не успеет передать вам информацию.

Трекер для квадрокоптера отслеживает его месторасположение. Если в вашем квадрокоптере нет встроенного трекера, то приобрести его дополнительно будет разумным решением. После приобретения внимательно прочтите инструкцию и надежно закрепите трекер.

Поиск ногами

С утра автобус привозит нас в живописную загородную местность: дорога, река, непременная церковь на том берегу, деревянные домики базы отдыха «Иволга» с одной стороны, с другой — лес и поле с одиноким, никак не поддающимся весне сугробом.

Около базы разбиты палатки, между ними ходят люди в куртках с названиями поисковых отрядов и надписями «Спасатель», а внутри участники команд изобретателей готовят к демонстрации свои воплощенные в «железе» ноу-хау. Им предстоит показать, что с помощью таких технологий действительно можно эффективно искать пропавших. И спасатели, и инженеры с программистами приехали сюда в рамках технологического конкурса «Одиссея».

Поисковое движение существует в России потому, что для нашей страны проблема пропавших вне городской и сельской застройки людей стоит особенно остро. По словам сопредседателя петербургского объединения добровольных спасателей «Экстремум» Бориса Лейтеса, в международной статистике люди, которые пошли в лес и там остались, составляют менее 1% от общего количества пропавших.

Поиски в лесу

И маяки, и беспилотные летательные аппараты имеют очевидные недостатки. Маяк человек может и не найти, если ушел от предполагаемой зоны поисков достаточно далеко. Главный же недостаток беспилотников и дронов — их способность летать только над деревьями.

Если лес достаточно густой, с высоты ни одна камера не разглядит человека, бредущего под кронами. Самое очевидное решение, оно же самое сложное, — научить дрона летать между деревьями, причем без помощи оператора. Это решение одновременно может быть и самым эффективным, ведь оно имитирует технологию прочесывания местности людьми — основной способ для спасателей на сегодняшний день. И среди участников «Одиссеи» нашлась команда, которая попыталась выполнить такой трюк.

Поисковый маяк для моделей

Приемник

Для приемника-пеленгатора применялись модули RRQ14-433 от той же Telecontrolli. У модуля два выхода — принятые данные и аналоговый уровень АРУ, он же RSSI. На микроконтроллер STM8S903C заведены оба, но выход данных был на всякий случай, сигнал на нем игнорировался прошивкой.

RSSI же опрашивался непрерывно при помощи встроенного АЦП контроллера. Индикация уровня сигнала должна быть двоякой — с одной стороны визуально, причем умеренно крупными цифрами, видимыми и днем, и ночью. С другой стороны, надо прицепить звук — чтобы не надо было непрерывно глядеть на индикатор.

Ну и голливудские традиции такие — должно пищать. Контроллер снова был из семейства STM8S, но другой — STM8S903, снабженный встроенным источником опорного напряжения, который нужен для измерения RSSI. На роль индикатора был назначен двухразрядный 7мисегмениный светодиодный индикатор.

Классические ардуиноподобные схемы с горой резисторов, динамической индикацией и прочим мне городить совсем не хотелось, поэтому в дело пошел интегральный драйвер светодиодов STP16CP05. Это 16тиканальный сдвиговый регистр со стабилизацией тока на каждом выходе, причем величина тока задается одним резистором сразу для всех выходов.

16 каналов — как раз на 2 цифры по 7 сегментов десятичные точки. Сам индикатор — просто индикатор внятного размера с общим анодом. Звук я делал в последний момент из попавшихся под руку плейерных наушников. Наушники были подключены через резистор (чтобы не мучить МК большими токами), к прямому и инверсному выходам таймера МК.

Прошивка контроллера непрерывно меряет уровень RSSI, пытается найти там пики в момент приема радиосигнала, пересчитать их в неких «попугаев» и вывести на индикатор. Эти же попугаи конвертируются в длительность периодических «бипов». При 0 попугаев пеленгатор молчит, при 99 — непрерывно пищит.

Учимся их готовить

Для всей электроники в проекте были использованы микроконтроллеры из серии STM8 — не самые популярные, но они мне нравятся. Низкая цена, что в данном проекте одно из основных условий, богатая периферия, возможность запитать мк напрямую от Li-Po батареи, общая неприхотливость и хорошие демо платы — вот что меня привлекает в этих чипах.

Чтобы прошить микроконтроллер STM8, нужен совместимый программатор. Программатор можно купить отдельно, но проще и дешевле взять одну из плат серии STM8-что_нибудь-DISCOVERY. Для использования встроенного в плату программатора необходимо отпаять 2 перемычки и завести проводками пины с платы на целевое устройство.

Лично я применяю программатор, штатно отломанный от STM8S-DISCOVERY, а для массовой перепрошивки — специальный адаптер с двумя крокодилами и двумя щупами от тестера. К сожалению, gcc не портирован для ядра STM8, приходится пользоваться бесплатными версиями платных компиляторов. В моем случае это raisonance, среда разработки — stvd.

Частоты и антенны

От стандартных частот «охоты на лис» пришлось отказаться из-за габаритов антенн, и в результате тягостных раздумий было решено использовать частоту 433 МГц. Условно безлицензионная, не требует больших антенн, в продаже есть некоторое количество передатчиков и приемников для этого диапазона.

Антенна передатчика должна быть всенаправленной, антенна приемника — наоборот, узконаправленной. В случае передатчика особого выбора не было — антенна-пружинка или печатная. Для приемника выбор шире — рамка, классическая «лисья» рамка штырь, двойной или тройной квадрат, йога, волновой канал. Очередной вечер на

и тягостные раздумья привели к выводу, что все-таки двойной квадрат. Это некоторый компромисс между внятным габаритом, простотой и качеством приема. Размер всей антенны порядка 18*18*8 см. Передний квадрат — разомкнутый вибратор, задний, чуть побольше, замкнутый рефлектор.

Два квадрата из трубки удерживаются диагональной деталью и двумя угловыми трапециевидными пластинами в углах. Вся конструкция надежнейшим образом стянута кабельными стяжками. Для изготовления деталей я напечатал чертежи в реальном масштабе и наклеил их на оргстекло.

После чего засверлил отверстия и вырезал контуры электролобзиком. Несмотря на мои опасения, антенна получилась довольно жесткой, но в то же время оргстекло оказалось слишком хрупким материалом и быстро поломалось. Во второй раз неметаллические детали антенны были сделаны по тем же чертежам на лазерном резаке из фанеры (спасибо, фаблаб-политех).