Перейти к содержимому

Урок 28 из 43 · Модуль 3. RTK, дальномеры и оптический поток

Mission Planner для технического персонала · Урок 28 из 43 · Модуль 3. Тюнинг и автономный полёт

Сантиметровое позиционирование, дополнительные источники данных и справочник по диагностике навигационных проблем.

Сантиметровая точность GPS сама по себе не даёт сантиметровой привязки снимков. Нужны ещё обратная связь от камеры и учёт смещения антенны.

Содержание

1. Цели урока

После этого урока вы будете понимать:

  • как развернуть RTK-базу и настроить передачу поправок
  • чем RTK Float отличается от RTK Fixed
  • как работает moving baseline и когда он оправдан
  • как применять дальномеры и оптический поток
↑ К оглавлению

2. RTK: сантиметровая точность

RTK (Real-Time Kinematic) даёт точность позиционирования 1–3 см вместо обычных 1–3 м. Требуется базовая станция с известными координатами и канал передачи поправок.

Схема работы

Базовая станция (известные координаты)
│  вычисляет поправки RTCM3
↓
Наземная станция (Mission Planner)
│  ретранслирует по MAVLink (GPS_RTCM_DATA)
↓
Приёмник на борту
│  применяет поправки
↓
Решение RTK Float → RTK Fixed
Text

Настройка в Mission Planner

SETUP → Optional Hardware → RTK/GPS Inject.

  1. Подключите базовую станцию к компьютеру, выберите её COM-порт.
  2. Выберите режим определения координат базы: - SurveyIn — приёмник сам усредняет положение за заданное время (обычно 60–600 с) до достижения нужной точности; - Fixed position — ввод известных координат вручную (для постоянно установленной базы).
  3. Нажмите Restart для начала процедуры.
  4. Дождитесь достижения заданной точности.
  5. Поправки автоматически пойдут на борт при подключённой телеметрии.

Альтернатива собственной базе — сервис NTRIP: сеть постоянных станций, раздающая поправки через интернет. Mission Planner поддерживает NTRIP-клиент в том же окне.

Тип решения Точность Индикация в HUD
3D Fix 1–3 м 3D Fix
DGPS / SBAS 0,5–1 м 3D DGPS
RTK Float 10–50 см RTK Float
RTK Fixed 1–3 см RTK Fixed
Точность позиционирования ≠ точность привязки снимков: RTK Fixed даёт сантиметровую точность координат антенны в момент измерения. Для точной привязки снимков дополнительно нужны: обратная связь от камеры (hot shoe), корректно измеренное смещение антенны относительно матрицы (GPS_POS1_X/Y/Z) и учёт задержек. Без этого сантиметровый GPS даёт дециметровую привязку.

Moving baseline: курс по двум антеннам

Два RTK-приёмника на борту, разнесённые на 30+ см, дают точный курс без компаса. Это радикальное решение проблемы магнитных помех.

GPS_TYPE  = 17  (первый приёмник, moving baseline base)
GPS_TYPE2 = 18  (второй приёмник, moving baseline rover)
GPS_AUTO_CONFIG = 1
EK3_SRC1_YAW = 2  (GPS)
Text
Когда стоит городить moving baseline: Если аппарат несёт мощный двигатель внутреннего сгорания, работает вблизи ЛЭП или металлоконструкций, либо это тяжёлая машина с токами в сотни ампер — moving baseline часто единственный способ получить стабильный курс. Для обычного съёмочного мультиротора с правильно вынесенным компасом это избыточно.
↑ К оглавлению

3. Дальномеры и оптический поток

Дальномеры

Параметр Назначение
RNGFND1_TYPE Тип датчика: лидар, ультразвук, DroneCAN и т. д.
RNGFND1_MIN_CM Минимальная надёжная дальность
RNGFND1_MAX_CM Максимальная надёжная дальность
RNGFND1_ORIENT Направление: 25 — вниз, 0 — вперёд
RNGFND1_GNDCLEAR Высота установки над землёй
EK3_SRC1_POSZ = 2 Использование дальномера как источника высоты
RNGFND_LANDING Использование при посадке

Применение: точная посадка, следование рельефу на малой высоте, обнаружение препятствий (AVOID_ENABLE, PRX_TYPE).

Дальномер и трава: Лазерные дальномеры дают ошибочные показания над высокой травой, водой и сильно отражающими поверхностями. При EK3_SRC1_POSZ = 2 это приводит к тому, что аппарат «проваливается» или наоборот резко набирает высоту. Для полётов над разнородной поверхностью используйте барометр как основной источник, а дальномер — только для посадки.

Оптический поток

Камера, направленная вниз, измеряет смещение изображения и даёт оценку горизонтальной скорости. Незаменим в помещении, где нет GPS.

Параметр Назначение
FLOW_TYPE Тип сенсора
FLOW_POS_X/Y/Z Положение сенсора относительно центра масс
FLOW_ORIENT_YAW Разворот сенсора
EK3_SRC1_VELXY = 5 Использование потока как источника скорости

Оптический поток требует дальномера: без знания высоты невозможно перевести угловое смещение картинки в линейную скорость. Также нужна текстурированная поверхность и достаточное освещение.

↑ К оглавлению

4. Диагностика навигационных проблем

Симптом                              | Что проверять
-------------------------------------+--------------------------------
Аппарат кружит в LOITER              | Компас: калибровка, помехи,
(toilet bowl)                        | Compass Variance в логе
Медленный дрейф в LOITER             | GPS glitch, многолучёвость,
| HDOP, число спутников
"Дыхание" по высоте                  | Барометр: поток от винтов,
| свет, негерметичность
Резкий уход в сторону при взлёте     | Смещения акселерометра,
| AHRS_TRIM, наклон площадки
"EKF variance" в Messages            | Вибрации, clipping, отказ
| датчика; смотреть XKF4 в логе
Рывок положения на карте             | GPS glitch; EK3_GLITCH_RAD,
| проверить условия приёма
Не переходит в LOITER                | EKF не дал валидное положение;
| ждать, проверять HDOP
Text
↑ К оглавлению

5. Практика

Задания выполняются в симуляторе SITL и не требуют реального аппарата. Выполните их до перехода к следующему уроку.

Задание 28.1. Анализ дисперсий

Выполняется в симуляторе SITL, реальный аппарат не требуется.

  • В SITL внесите магнитные помехи (SIM_MAG1_OFS_X и др.), выполните полёт.
  • Постройте графики XKF4.SM (magnetic variance) и сопоставьте с поведением в LOITER.
  • Определите порог смещения, при котором срабатывает EKF failsafe.

Задание 28.2. Конфигурация источников

Выполняется в симуляторе SITL, реальный аппарат не требуется.

  • Составьте наборы EK3_SRC1_*, EK3_SRC2_* для аппарата, летающего частично на улице (GPS), частично внутри ангара (оптический поток и лидар).
  • Назначьте переключение на канал пульта.
  • Опишите, что произойдёт при переключении в момент, когда GPS-решение отсутствует.
↑ К оглавлению

6. Проверьте себя

Сформулируйте ответ своими словами, прежде чем сверяться со справочником ответов (последняя статья курса).

  1. Из каких двух этапов состоит цикл работы EKF и какую роль играет каждый?
  2. Что означает Compass Variance = 0,9 и какие три причины могут её вызвать?
  3. Как GSF позволяет определять курс без компаса и каковы ограничения метода?
  4. Чем RTK Float отличается от RTK Fixed и почему первое состояние неустойчиво?
  5. Почему сантиметровая точность GPS сама по себе не даёт сантиметровой привязки снимков?
  6. Что требуется оптическому потоку помимо самой камеры и почему?
↑ К оглавлению

7. Чек-лист самопроверки

Урок освоен, если каждый пункт выполнен на практике:

  • Понимаю схему передачи поправок RTCM3
  • Знаю ограничения дальномера над травой и водой
  • Понимаю, что оптическому потоку нужен дальномер
  • Могу по симптому определить источник навигационной проблемы
Результат: все пункты выполнены — переходите к следующему уроку.
↑ К оглавлению

8. Что дальше

  • Предыдущий урок: 27. EKF3: как автопилот определяет своё положение
  • Следующий урок: 29. Логи: типы, скачивание и настройка записи
  • Полный перечень тем — в статье «Содержание курса».
↑ К оглавлению
  • Четверг, 30 июля 2026