Como implemento a medição precisa da distância (ao solo) em um UAV semelhante a um avião para alturas acima de 10m?

Como implemento a medição de distância drone-solo para pousos no piloto automático em alturas acima de 10m? Eu achei ultrassônico muito impreciso, sem falar no GPS. A altura máxima é de 1000m, o Vmax é de 100 km / h, o Vaverage é de 72 km / h. O drone é como um avião, sem helicóptero ou algo assim.

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Você provavelmente está procurando um altímetro de radar, mas acho que 1000m de altura será um desafio se você quiser construí-lo, devido à energia necessária para obter uma reflexão detectável a essa distância. Duzentas metros podem ser alvos mais realistas para radares de baixa potência caseiros.

Aqui estão esquemas do altímetro de aterrissagem por radar que é útil para cerca de 1000 pés.

Em aeronaves reais, eles terão um altímetro de radar e um altímetro barométrico. O altímetro barométrico é usado em altitudes mais altas e o altímetro de radar é usado durante a decolagem e a aterrissagem para medir a distância ao solo real (ou seja, em altitudes em que as mudanças na elevação do terreno são uma preocupação significativa - tipicamente 5000 pés).

Na realidade, um único sensor provavelmente não será preciso o suficiente para fazer o que você deseja. A maior parte do que sei está relacionada aos AGVs (Veículos Terrestres), mas acho que alguns dos mesmos princípios se aplicam.

Você provavelmente deseja usar uma combinação de sensores para obter a precisão necessária. Alguns destes podem ser bastante caros.

• GPS: um módulo GPS padrão deve ser capaz de reduzir a precisão de aproximadamente 1m +/-. Se você adotar uma configuração diferencial (uma estação no solo, uma no avião), poderá obter uma precisão significativamente maior, mas a um custo muito maior. Algo como 10 cm ou até 1 cm deve ser possível (com dados de velocidade), mas com um custo significativamente maior.

• INS: Você pode complementar o seu sistema GPS com medições interiais. O boom dos dispositivos MEMS disponibilizou sensores de estado sólido relativamente decentes a preços ao consumidor. A adição de dados do acelerômetro, do girômetro e do magnetômetro aos dados do GPS deve tornar o sinal mais preciso e levar em conta possíveis "falhas" nas leituras do GPS.

• Navegação assistida por rádio: eu não entendo muito disso, mas muitos aeroportos usam uma assistência por rádio para ajudar a pousar os aviões. Você poderá pesquisar como esses sistemas realmente funcionam e implementar seus próprios (legalmente, é claro).

Para uma visão mais detalhada de algumas dessas considerações, consulte o DIYDrones. Eles reuniram alguns sistemas bem integrados usando GPS, INS, Barômetros e uma grande variedade de outros sensores. Eles também enfrentaram alguns dos difíceis desafios de filtragem que vêm com várias fontes de dados em um sistema aéreo.

Um barômetro faria muito bem se você obtiver uma resolução de 10 cm, a única parte complicada é que seu drone precisará conhecer a pressão barométrica no nível do solo e isso tende a mudar com o clima.

Se você deseja um controle de localização de alto desempenho, provavelmente não contornará um sistema baseado em visão com um computador de alta potência que possa reconhecer a pista de pouso e atingir a zona certa na velocidade certa.

Se você vai pousar em locais de pouso sob seu controle, eu colocaria vários emissores de rádio no local e compararia a potência do sinal. Essa é a única maneira confiável e fácil de implementar.

Se você quiser pousar em qualquer lugar - apenas GPS (+ -1m possível nos EUA), medições ultrassônicas ou a laser são opções válidas, mas nenhuma delas é perfeita.

Um telêmetro a laser fornecerá boa precisão e exatidão, e foi projetado para a distância esperada, mas pode ser pesado (devido à óptica) e resolverá a distância até um ponto em vez de uma área maior.

O resultado medido pode mudar rapidamente se você estiver percorrendo um terreno com muitas variações (como uma floresta ou cidade), e pode ser difícil obter uma leitura sobre superfícies reflexivas, como a água, que não retornarão muito feixe na direção que veio.

No entanto, isso deve ser considerado como uma opção. Os telémetros portáteis para consumidores para caça ou golfe variam de US $ 50 a mais de US $ 200; Não tenho certeza sobre os preços comerciais para integração em um sistema como um UAV.

Eu sempre quis tentar isso:

Monte uma câmera voltada para baixo no UAV. A qualidade é principalmente irrelevante. Pegue quadros dele em algum intervalo fixo. Analise pares de imagens para determinar a rapidez com que o solo parece estar se movendo. Existem muitas opções aqui para algoritmos. Agora, dada a velocidade do seu GPS (não a velocidade do ar!), Você sabe quão rápido está indo e quão rápido o solo parece estar se movendo. À altitude 0, o movimento aparente (devidamente dimensionado) seria 1: 1. À medida que você ganha altitude, a velocidade aparente do solo diminui.