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ALzrc 420直升机安装Pixhack V5和C-RTK GPS测试飞行!

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发表于 2018-8-6 17:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
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本帖最后由 zhangpengsir 于 2018-8-7 08:19 编辑

本人严格遵守有关部门规定和模友提醒,远离人群,避开净空区、限飞区,以安全作为该测试首要前提,但测试仍然存在一定危险性,请其他模友务必不要模仿,不参与技术之外的讨论,请非技术范围的回复尽量回避,谢谢。

以下测试结果叙述、图片、视频仅供参考。

第一贴因为考虑不周及发布版块不合适,所以停止更新及删除不适内容(http://bbs.5imx.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1437009)。这次尽量排除一些安全隐患后再次测试。

先贴好图片和视频,然后再慢慢补充文字说明:

CUAV的设计还是很不错的,CNC铝合金外壳,空中端与地面端采用完全一样的设计,都用Type-c接口,并且使用了接收能力更强的全向螺旋GPS天线,并且天线可以通过屏蔽馈线连接,实现延长安装位置的作用。核心芯片应该就是Ubox的M8p GPS模组。




选择了自己手里的Alzrc 420作为测试载机,因为这架飞机的体积大小、可用空间、传动方式、飞机成本都比较适合,而且全皮带传动,震动可以控制到很小。



相对Alzrc 420这架载机来说,这个GPS模块和棒状螺旋天线还是有点大,安装之后,与大桨旋翼面距离很近,因为这次是测试用途,所以暂时先这样安装吧,长期飞行或者产品化,这样肯定是不合适的。



这里需要说明一下,以前我尝试过测试一种开源rtk到直升机上,虽然通过设置可以实现地面起飞之前的RTK定位,但一旦直升机主旋翼开始旋转,空中端的GPS就丢失大量卫星信号,导致失去rtk定位。后期,也咨询过一些国内销售的低价入门级民用rtk GPS的性能,大部分技术人员都答复无法保证rtk gps天线在直升机主旋翼面下面还能保证搜星稳定和 rtk fixed稳定。

所以这次主要就是测试雷迅这款用了 M8P模组的C-RTK能不能解决这个问题。




场地位于比较偏远的地区,并且恰逢学校放假,操场上几乎没有人,而且选择了晚上,尽最大努力回避人群。

P1160421.JPG

Missions Planner 的1.3.56版本对M8P GPS的设置支持已经很方便了,简单几步就可以设置好。先做地面站端定位,设置基站精度1M,室外操场这样的环境,大约不到10分钟,就实现基站定位了,搜到卫星大约22颗。

QQ截图20180804060254.jpg

然后给飞机上电,并通过数传连接地面站和飞机。

P1160383.JPG

飞机端搜到卫星信号并定位后,MP上很快就显示 rtk fixed,表示已经成功实现rtk GPS的定位。

P1160384.JPG

确认其它各项参数正常,就可以解锁起飞了。

P1160386.JPG

起飞,切换到Loiter模式,观察rtk fixed状态,是否出现掉星和解除rtk fixed的问题。

IMG_20180803_204958818_BURST000_COVER_TOP.jpg

P1160397.JPG

P1160393.JPG




P1160392.JPG

简单的悬停,证明这款C-RTK GPS搜星和定位都很稳定,没有出现以前的RTK GPS模块的掉rtk fixed的问题,证明这款rtk在直升机主旋翼面下面安装时,主旋翼的高速旋转不会导致该rtk丢星和掉rtk fixed,很惊喜。

P1160420.JPG


然后,测试了简单的航线飞行

QQ截图20180804060309.jpg

QQ截图20180804060502.jpg

QQ截图20180804061216.jpg

QQ截图20180804062036.jpg

测了简单航线的4个飞行循环,4次飞行的路线基本一致。全程rtk fixed稳定,地面站的卫星数量也一直比较稳定,在21-22颗之间,也证明了这种全向螺旋天线的搜星效果不错,不亚于平面陶瓷天线。

QQ截图20180804062056.jpg



第二天清晨又测试了一次,比较一下白天与晚上的效果有没有差别。

P1160417.JPG



P1160399.JPG

主观上看,好像白天没有晚上的留待模式定点效果好。



第三天,带来了另一架由pix+fbl架构,安装了CUAV mini M8n GPS的亚拓500Pro直升机,分别给两架飞机的飞控写入了相同的自动航点任务,用来比较两架飞机的GPS不同、飞控不同,飞同样任务的差别。

先用这架由Pixhack nano + K8 +CUAV mini M8n的亚拓500Pro来飞两次这个自动任务。



QQ截图20180805183538.jpg

QQ截图20180805183745.jpg

两次飞行任务的重合率也比较不错,但画出来的“CUAV”字样稍有点笔画变形。

QQ截图20180805183925.jpg

换Pixhack V5 + C-RTK上场,并且开启了由GPS来定高,而之前的定高都是有气压计来负责的。

画出来的字母,看起来笔画比单M8n要规整一些。高度维持的也不错,比单M8n开启GPS定高的效果要好很多。



QQ截图20180805185602.jpg

QQ截图20180805185905.jpg

QQ截图20180805190255.jpg

QQ截图20180805191017.jpg





完成测试飞行之后,回到家里下载日志进行分析。

首先观察Alzrc 420载机自身精度和飞行状态与Pixhack v5飞控的内置减震对震动的控制情况:

震动情况控制的相当理想,下这组是自动航线飞行下的,其中包含了几次起落。
QQ截图20180807051656.jpg

可以看出整个震动情况比较稳定均匀,即使有自动任务的不断改变的姿态,但震动幅度基本平稳。
QQ截图20180807051738.jpg

AccXY的震动值在大约+-1.5左右,除了起落处,其它均在AccXY+-2以下,而官方建议的是AccXY在+-3范围内。
QQ截图20180807051753.jpg

AccZ轴的飞行状态下震动值在-9.5和-10.5之间,而官方的建议是控制在AccZ -5到-15之间。
QQ截图20180807051823.jpg

看一下15分钟纯Lioter模式的震动曲线:
QQ截图20180806204805.jpg

QQ截图20180806204827.jpg

这样的震动控制可以使各个传感器的数据更准确,Ekf2的融合计算更加精确,也就能获得更好的飞行控制效果。

再看一下PID的跟随效果:
QQ截图20180807052625.jpg

整体上看,跟随曲线融合性已经相当的不错了。稍有Roll方向的微微不足和Pitch方向的微微凸出,但这已经是纯Pix飞控控制飞机状态下非常代号的PID适配了。
QQ截图20180807052640.jpg

Yaw轴更不必担心,直升机这方面是强项,而Pix的锁尾一直都是很不错的,只要PID适合。
QQ截图20180807052716.jpg

我再贴一下另一架亚拓500Pro上面的Pixhack nano + K8的PID跟踪曲线,那效果简直堪称完美!这个要归功于原版德国Mikado Vbar 5.3.4Pro的优秀算法支持。
QQ截图20180807053652.jpg

QQ截图20180807053739.jpg

不知道什么时候Ardupilot的固件算法能达到这样的水准。

GPS方面,因为RTK的工作方式是空中端与地面基站端的通讯来进行数据交换来提高GPS定位精度,因此,基站端的GPS数据也被记录到了飞控主控的TF卡上了,日志里可以看到两个GPS的数据。
QQ截图20180807054146.jpg

基站是21-23颗星,空中端是15-17颗星。
QQ截图20180807054224.jpg

HDOP基站能达到0.52-0.56,空中端在0.60-0.64之间。空中端的搜星数量和HDOP相比单M8n稍有不足,飞机飞得高一点,搜星会好一点。
QQ截图20180807054347.jpg



下面,把两架飞机飞行的同样的任务kmz文件导入Google Earth里进行观察比较。

这是共同使用的任务航点的路线,由点到点的直线航点连接。
QQ图片20180806170420.jpg

亚拓500Pro的两次自动任务飞行:
QQ图片20180806170343.jpg


路线可以,壁画有些区域有比较明显的偏移,气压计控制的高度浮动较大。
QQ图片20180806170353.jpg

下面是Alzrc 420 C-RTK的两次飞行路线,紫色为第一次,蓝色为第二次,第二次修改了高度统一为40m。
QQ图片20180806170359.jpg


可以看到笔画的规整度好多了。
QQ图片20180806170403.jpg

两次路线相同,高度不同的任务,路线重合度也很不错。
QQ图片20180806170408.jpg

叠加了亚拓500Pro的单M8n自动航点(橘色路线),能看得出来相比较他们之间还是有明显的差别的。
QQ图片20180806170412.jpg


换个角度看定高,这个比较明显了,RTK的GPS定高比亚拓500的气压计定高,在整个自动人物过程中,好得多。
QQ图片20180806170416.jpg


RTK的40m高度自动航线也保持的非常好
QQ图片20180806170718.jpg

QQ图片20180806170721.jpg

在超低空下测试一下自动绕圈模式对高度的保持能力,高度维持的相当好:


最后,用了一整块电池的续航,测试了一个满15分钟的纯Loiter定点悬停:




飞行之后阅读日志,在Googel Earth里简单粗略测量15分钟Lioter模式的偏移范围:

去除起飞时调整悬停位置满足拍摄要求外,剩下的集中点的位置,就是Loiter模式的悬停飘移范围,包括了最后的Land降落模式。
可以看到粗略测试,15分钟悬停漂移范围在13cm左右,当然,这只是在Google Earth上用鼠标点击的粗略测量。
QQ图片20180806170423.png

用圆圈的方法套住漂移范围,显示为半径8.69cm的圆,所以,这个测量的误差还是比较大的。但目前看,终于是达到了rtk所具备的“厘米级精度”。
QQ图片20180806170429.png


再列举一些测试过程中我考虑到,但没有去排除的一些细节:

飞机本身的飞行状态,Alzrc 420仍然属于小型航模直升机,虽然有420mm的主旋翼,但它的桨宽度仍然和425mm以上的500级以上的遥控直升机有差距,功率也差很多。遥控六通道直升机普遍采用适合3D飞行的双凸桨,这个桨在悬停和正飞航线中的效率并不高,空气阻力也较单凸桨大。飞机的机械性能和电子设备的实际工况,比如电调定速精度、舵机力量和速度、机械感度等,与飞控组合的控制精度,也就是PID的适配程度也有关系,需要提醒大家的,飞机本身的重心我没有精调,也就是当前状态飞机的重心是在尾巴那边的,所以高速快放的视频中,能看到飞机有明显的前后摆动,这个可能和飞机重心不准有关;还要考虑环境因素。比如风;还有就是大家都能看得到的是悬停的高度很低,离地不超1.5米,也就是还在地效影响的范围内,还有自身下洗气流的乱流的影响;还有GPS和飞机重心的相对位置、IMU和飞机重心的相对位置还没有设置,空中端GPS的位置距离飞机重心超过40cm以上了,待我精确设置后,找时间再来补充结果。


后续有测试,会继续更新此贴。











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yun89708 + 2 改天有空在群里讨教一下RTK相关知识
刘灰机 + 2 很给力!

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 楼主| 发表于 2018-8-6 17:45 | 显示全部楼层
本帖最后由 zhangpengsir 于 2018-8-9 06:57 编辑

今晨再测RTK GPS下的自动曲线航点任务。

设置了一个简单的四个航点的曲线航点任务,点与点之间的转弯曲线由飞控来自动计算。
QQ截图20180808071751.jpg

在MP中编辑任务,采用的是30m的“绝-对-高-度”,但飞行之后查看,编辑的任务的“绝-对-高-度”中,好像还计算了地形数据进去。

QQ截图20180808112750.jpg

QQ截图20180808112810.jpg

QQ截图20180808113023.jpg

QQ截图20180808113133.jpg

同时,将飞控的Ekf2的高度计算由气压计切换为RTK GPS数据来参与。

飞出了非常匀称的椭圆航线,并且重复了3次。

QQ截图20180808112349.jpg

QQ截图20180808112314.jpg

QQ截图20180808112426.jpg

QQ截图20180808112159.jpg

3次循环任务的压线重合率很高,要放大到最大才能看到细微偏差。
QQ截图20180808112058.jpg


高度精度非常好。这个精度远远超过气压计的高度保持效果了!
QQ截图20180808112515.jpg

QQ截图20180808112606.jpg

QQ截图20180808112549.jpg


GPS高度数据和气压计高度数据的比较
QQ截图20180808115810.jpg

飞行速度状态
QQ截图20180808120225.jpg

而这架420的PID适配性,已经非常合适的了,所以,所有的飞行精度,就是依赖水平和垂直位置传感器来保证了。

QQ截图20180808115520.jpg

QQ截图20180808115546.jpg


地面POV视频:








发表于 2018-8-6 17:59 | 显示全部楼层
张SIR 可以看一下你飞机的 Vibe X Y Z 的值吗? 顺便问问在多少范围内才算正常
发表于 2018-8-6 19:34 | 显示全部楼层
发表于 2018-8-6 20:28 | 显示全部楼层
学习一下!!
发表于 2018-8-6 20:43 | 显示全部楼层
pid页面可以截个图吗
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 楼主| 发表于 2018-8-6 20:51 | 显示全部楼层
Cherish' 发表于 2018-8-6 17:59
张SIR 可以看一下你飞机的 Vibe X Y Z 的值吗? 顺便问问在多少范围内才算正常

QQ截图20180806204805.jpg

QQ截图20180806204827.jpg

官方建议的震动值,AccXY在+-3以下,AccZ在-15以内!

 楼主| 发表于 2018-8-6 20:53 | 显示全部楼层
FinlayChyi 发表于 2018-8-6 20:43
pid页面可以截个图吗

传统直升机的PID截图给你看也没有实际意义,因为它适配的前提是机械安装、电子设备性能参数、飞控调试设置保持一致,才能用接近的PID套用!

发表于 2018-8-6 21:01 | 显示全部楼层
zhangpengsir 发表于 2018-8-6 20:53
传统直升机的PID截图给你看也没有实际意义,因为它适配的前提是机械安装、电子设备性能参数、飞控调试设 ...


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发表于 2018-8-6 21:06 | 显示全部楼层
前排挤挤、、、RTK那个推荐用天宝的MB2或者BD930 970 982这样、精度更好、
发表于 2018-8-6 21:09 | 显示全部楼层
真巧啊,我今天也是用420直升机安的mini pix。刚把参数调好,
发表于 2018-8-6 21:10 | 显示全部楼层

这东西和老的硬件差别在哪里?除了速度快
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 楼主| 发表于 2018-8-6 21:39 | 显示全部楼层
gds135 发表于 2018-8-6 21:06
前排挤挤、、、RTK那个推荐用天宝的MB2或者BD930 970 982这样、精度更好、

要考虑传统直升机的结构是否可以合理安装,很多rtk GPS的体积都太大了,您说的,长啥样?

 楼主| 发表于 2018-8-6 21:39 | 显示全部楼层
ku8813 发表于 2018-8-6 21:09
真巧啊,我今天也是用420直升机安的mini pix。刚把参数调好,

珍爱生命,远离x迪的pix………………

 楼主| 发表于 2018-8-6 21:41 | 显示全部楼层
event 发表于 2018-8-6 21:10
这东西和老的硬件差别在哪里?除了速度快

减震、温补、处理器速度、传感器精度、冗余传感器和主传感器的数据差异,GPS方面则是精度!

发表于 2018-8-6 22:16 | 显示全部楼层
顶一个,张老师厉害
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发表于 2018-8-6 23:01 | 显示全部楼层
张总的技术贴,必须顶!从定高图片看,高度几乎齐刷刷的,RTK的确是好东西!就是不知雷讯有木有考虑把天线改进一下,缩小安装需要的空间。
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发表于 2018-8-6 23:14 | 显示全部楼层
jiangquan 发表于 2018-8-6 23:01
张总的技术贴,必须顶!从定高图片看,高度几乎齐刷刷的,RTK的确是好东西!就是不知雷讯有木有考虑把天线 ...

现在比较好点的RTK天线就这几款,蘑菇头,棒子头还有M600用的那种圆头 其他的效果都不算太理想,还有一部分奇形怪状的不支持三星七频的、

发表于 2018-8-6 23:17 | 显示全部楼层
zhangpengsir 发表于 2018-8-6 21:39
要考虑传统直升机的结构是否可以合理安装,很多rtk GPS的体积都太大了,您说的,长啥样?

QQ截图20180806231557.png
    MB2 不算大,4*7的样子吧,BD930体积比较小 貌似只有3*4 很适合做小型化的差分,雷迅的查分用的M8N-P我记得是、精度不算好、搜星时间略长、

 楼主| 发表于 2018-8-7 06:17 | 显示全部楼层
gds135 发表于 2018-8-6 23:17
MB2 不算大,4*7的样子吧,BD930体积比较小 貌似只有3*4 很适合做小型化的差分,雷迅的查分用的M8N ...

这些要上机试了才知道!

论方便,Hex的Here+和CUAV的C-RTK确实很方便,而能在直升机主旋翼下正常稳定工作的,这是首要条件。

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