qualcuno mi chiarisce le idee sul copilot-ardupilot e sistemi di navigazione waypoint

[kobaiachi]

è da un po che leggo con attenzione questa sezione e dopo un bel po di thread letti mi stavo chiedendo come mai nessuno abbia provato a sostituire il co-pilot (cosi si chiama mi pare ) con un sistema a giroscopi che dovrebbero essere molto piu precisi invece che i sensori di rilevazione luce ed orizzonte .

una altra cosa che non ho capito (ma forse non avendo mai usato dei sistemi del genere è una domanda stupida ) è come l'abbinazione del ardupilot e del copilot vi permettano di fare dei percorsi con dei way point impostati...
dai miei ormai lontani studi universitari mi sembra di ricordare che una cosa del genere la potevano fare solo i sistemi di navigazione dei missili sviluppati in ambito militare e non una tecnologia da modellista sviluppata per scopi civili .

una delle domande che infatti mi pongo (ammesso che sia possibile tramite l'aiuto di un gps seguire un percorso su way point ) è come questi sistemi gestiscono le correzioni di rotta (ad esempio a causa del vento ) per passare correttamente sopra il way point alla quota prefissata .

Sinceramente mi pare molto strano che oggi sia possibile ottenere dei sistemi di navigazione a buon mercato ... anche perche altrimenti di sicuro questi sistemi sarebbero stati usati in medioriente nel corso della guerra israeliano-palesitinese .


qualcuno di piu esperto mi puo chiarire un attimo le idee ?

[jijuja]

Ciao,non è vero che nessuno utilizzi sistemi inerziali,così si chiamano e non solo solamente giroscopi... Solamente non sono "commerciali" se non ad alto costo
e comunque non ne esistono a basso costo ma direi costruendoselo contenuto.
Quindi non alla portata di tutti,bisogna conoscere discretamente l'elettronica e la programmazione.
Io non potrei usare il "copilot" abitando in montania quindi senza orizzonte visibile.
L'Ardupilot è solo uno dei sistemi per navigazione attraverso WP ma il + economico per cui spesso si sente parlare di questo.
In Italia nonchè in tutta Europa è vietato l'utilizzo di tali sistemi nonostante
funzionino abbastanza bene e soddisfino le aspettative,forse è consentito
utilizzare sistemi con il RTH quindi non navigazione ma solo ritorno a casa.
Questi riescono a funzionare discretamente in presenza di vento perchè
eseguono continue correzioni di rotta puntando l'obbiettivo.
Ciao!

[kobaiachi]

ciao e grazie della risposta,

devo dire che per me questo è un mondo completamente nuovo, purtroppo io non mi intendo di elettronica, ne di programmazione di microcontrollori, ma queste tematiche mi affascinano moltissimo.

una cosa che vorrei capire è che ruolo hanno i singoli componenti nella visione finale del progetto e come interagiscono tra di loro, mi spiego meglio

a quanto ho capito il co-pilot è un sistema di stabilizzazione, mentre l'ardupilot un sistema di navigazione su way point, quindi non si dovrebbero dare fastidio l'uno con l'altro ?

cioè se l'ardupilot interviene per vare virare il modello il copilot non dovrebbe tentare di opporsi a questa virata facendo ristabilizzare subito in volo livellato il modello ?

come è che funziona ?

una volta montati tutti e due questi apparati è possibile guidare il modello con il radiocomando oppure la guida del modello si effettua tramite cooridnate gps trasmesse al modello dal pc ?

come si impostano poi i waypoint? dal pc o tramite settaggio del gps (come si fa con i regolatori di velocita per i brushless).

Vi chiedo scusa se vi sto facendo tutte queste domande ma come gia detto sono propio nuovo dell argomento ma mi interessa tantissimo .

[Albertfly]

In internet, nel forum della Range Video trovi le istruzioni in italiano dell'RV OSD. Ti consiglio di leggertele così comprenderai molte cose. Il copilot, è vero, stabilizza l'aereo ma non annulla i comandi dati dalla radio o dal RV-OSD, quindi lo puoi forzare. Con molta o poca escursionde degli stik, dipende dalla sensibilità che hai dato al Co-pilot. Anch'io abito in montagna ma non ho mai avuto grossi problemi con il copilot anche perché il sensore infrarosso ha un ampio angolo di visione e quindi non sballa molto.
ciao
Alberto

[kobaiachi]

ok inizio a capirci qualcosa ma una cosa non mi è chiara finora questi sistemi praticamente non gestiscono il motore ed i tempi di percorrenza tra due way point .

vi faccio un esempio banale ammettiamo di avere un waypoint alle coordinate (xyz) (1,1,3) ed il successivo alle coordinate (3,1,5) supponiamo poi di avere un vento contrario di circa 10 Mt/s

in questo caso il sistema di navigazione dovra impostare una rotta rettilinea in salita per raggiungere il secondo way point .

a questo punto pero per fare cio deve considerare diverse cose

1) l'angolo di beccheggio deve essere inferiore all angolo di stallo del profilo .

2) deve tenere presente sia la velocita vera dell aereo che quella rispetto al suolo .

3) deve gestire il motore per impostare la salita .



questo è un esempio ove non si tiene conto del tempo di percorrenza ma ammettiamo che io voglia che il modello copra la distanza tra il primo ed il secondo way point in circa una ora di volo . anche in questo caso il sistema non gestisce questa eventualita o sbaglio ?


le domande che mi vengono man mano che leggo la documentazione sono molte e mi piacerebbe intavolare qui una discussione sull argomento .

[npole]

koba, e' questione di software... i sistemi attuali non sono ancora cosi' evoluti, si limitano a correggere il comportamento del velivolo per allinearlo ai dati preimpostati: se perde quota, lo fa risalire; se rallenta, lo fa accelerare; se perde l'heading, lo fa virare; se perde l'assetto, lo rimette in orizzontale... e cosi' via.
Ardupilot e' "open" e quindi completamente riprogrammabile, l'unico inconveniente e' che bisogna riscrivere il codice (in C) e riprogrammare la eprom... se un giorno metteranno in commercio un sistema che offra la possibilita' di scrivere listati con un linguaggio proprietario (che si limiti quindi a seguire una serie condizioni "basiche", scritte dall'utente), un po' come avviene per la robotica amatoriale, ci sarebbe da sbizzarrirsi anche per i novizi... poiche' ognuno potrebbe scriversi il proprio "algoritmo" seguendo la fantasia e inventiva personale. Prendendo come esempio la tua domanda sul calcolo della velocita':

stall_speed = 3; //kts
max_speed = 10; //kts
time_to_wp = 300; //seconds;
wp_tollerance = 10; //meters

do until (distance < wp_tollerance);
actual_pos = [gps.N,gps.E,gps.alt];
next_wp = [way.N,way.E,way.alt];
distance = dist_calc(actual_pos, next_wp); //meters
req_spd = distance / time_to_wp; //ms
ground_spd = gps.spd; //ms

head_to(next_wp);

if [gps.alt] < [way.alt] increase_alt();
else if [gps.alt] > [way.alt] decrease_alt();
endif;

if (ground_spd < req_spd) && ([variometer.spd] < max_speed) increase_throttle();
else if (ground_speed > req_speed) && ([variometer.spd] > stall_speed) decrease_throttle();
endif;
loop;

..quando uno non ha un kezz da fare alle 6.30 del mattino.

[crisiinvolo]

@ kobaiachi

Da come domandi mi pare di capire che ti è sfuggito un particolare, i nostri sistemi si basano sul GPS!
Basta una micro antenna già bella e fatta che hai le coordinate precise a qualche metro e la quota!
La navigazione una volta era molto complessa proprio perchè basata su piattaforme inerziali molto complesse e costose, oggi si usa lo stesso principio del tomtom.
Il resto sono solo calcoli matematici.
Presumo che l'ardupilot non risolva il "problema del vento".
Si chiama così se ricordo bene il triangolo formato da rotta da seguire, componente del vento e rotta effettiva del modello.
In navigazione sapendo alcuni dati se ne ricavano gli altri per avere una rotta lineare che raggiunga la destinazione.
Con i nostri sistemi si fà la "curva del cane", una spirale dovuta al vento che si avvicina alla destinazione, chiamata così perchè ricorda il percorso del cane che arrotola il guinzaglio attorno al padrone.
Se il vento non è eccessivo si limita ad una piccola virgola che scosta poco il modello dalla rotta diretta.
Tornando al copilot, mantiene solo il modello con le ali dritte ed all'incidenza giusta, mentre il sistema di navigazione lo fa virare usando solo il timone in una virata piatta.
Non è il sistema più efficente del mondo ma è il più semplice e sicuro.

[npole]

@ kobaiachi

Da come domandi mi pare di capire che ti è sfuggito un particolare, i nostri sistemi si basano sul GPS!

...e quelli piu' avanzati su anemometro e variometro (vedi il semplice listato sopra che viene conto) ...il gps puo' essere utile per individuare la posizione del modello, ma e' deficitario quando lo usi con un sistema di waypoint e velocita' controllata perche' fornisce solo la "ground speed" e non l'"air speed".. se sugli aerei veri queste due velocita' molto spesso si assomigliano, sui nostri modelli (molto piu' influenzati dal vento, anche minimo) potrebbe capitarti di trovarti col motore a palla e volare a meta' della velocita' ideale.. perche' stai volando controvento.
Per la traslazione invece, come hai detto, e' questione di calcoli matematici... anche se in definitiva puntare la prua verso il target ad ogni step solitamente e' sufficiente, come dicevi fai un po' il "boomerang", pero' funziona... l'unico modo per ovviarlo e' montare una bussola a bordo e calcolare la differenza tra la prua reale e l'heading fornito dal GPS.. ma poi si comincia ad esagerare.
Sarebbe comunque bello poter mettere mani sui listati in modo semplice, senza impazzire tra programmatori di eprom, compilatori e quant'altro.

[kobaiachi]

Ragazzi intato grazie perche piano piano mi permettete di capirci gradualmente sempre di piu di quest argomento .

quindi ricapitolando

1) questi sistemi non tengono una vera e propia rotta ma diciamo che cercano di raggiungere un punto fissato sul gps (puntando sempre quel punto .)

2) non usano gli alettoni e direzionale per virare ma solo il direzionale .

3) non possono gestire il vento e il motore (o almeno non possono dare gas per impostare un rateo di salita corretto ) .


è Corretto ?

[jijuja]

Non del tutto:

1) alcuni possono seguire una precisa rotta,la rotta è composta tuttavia
da punti i quali ogni uno sono descritti da latitudine e longitudine ( GPS ).
Tutti i punti formano la rotta e possono essere es. uno ogni 100mt.
comunque corretto (puntando sempre quel punto .) cioè il successivo.
2) alcuni possono coordinare alettoni e direzionale o usare in alternativa
solo alettoni o solo direzionale.
3) alcuni possono montare un sensore differenziale per cui avere la velocità
relativa e di conseguenza agire,a parte quelli + economici che mantengono
la quota rilevandola da GPS molti utilizzano i dati del sensore differenziale
per cui rilevano la quota a livello barometrico e possono pilotare il motore
oltre all'elevatore per mantenere velocità,quota o rateo di salita-discesa,
trà questi alcuni hanno un modulo che gestisce esclusivamente quota e
velocità mentre un secondo si occupa della navigazione.

Diciamo che ce ne sono per tutti i gusti,chiaramente questo è legato
a quanto si vuole spendere ma non solo :
Inizio Maggio si è tenuta una manifestazione in Alpago ( BL )
con tema FPV e Sicurezza,lì abbiamo presentato un modello di quadrirotore
con tanto di dimostrazione che ha eseguito decollo,navigazione ed atterraggio
completamente autonomi. L'elettronica che vi ho montato a bordo
per ottenere questi risultati si può riassumere in circa 50 Euro però
molto tempo per la programmazione.

[kobaiachi]

jijuja

Mi potresti dare dei riferimenti (anche un link va bene ) per i sisitemi di cui parli ?

[Albertfly]

Confermo... il quadricottero si spostava con una precisione impressionante.. tanto che abbiamo pensato ad un trucco... del tipo: un secondo pilota nascosto dietro un covone di paglia!!!
alla fine è pure atterrato in atopilot. Credo avesse il sensore barometrico.. con il GPS penso non sia fattibile.

Una curiosità... kobaiachi è il famoso giapponese della battaglia di Iwo Jima???

[kobaiachi]

In realtà il mio nome deriva da una storpiatura che alcuni miei amici fecero del nome dell'avvocato Kobayashi nel celebre film I soliti Sospetti da li ci giocammo talmente tanto sopra che io lo adottai come NickName in internet.


cmq ragazzi mi sto appassionando sempre di piu a questa branca del modellismo.


sinceramente la prima cosa che mi è venuta in mente di fare quando ho iniziato a leggere di queste tematica è la scansione fotografica del territorio dietro casa mia per poi inserire lo scenario in flight simulator.

ma ora capisco che si puo fare mooolto di piu .

[crisiinvolo]

I quadricotteri barano!
Hanno già molti sensori come ausilio di volo!

[jijuja]

Ciao,per i Link alcuni sono questi :
MicroPilot - World Leader in Small UAV Autopilots
Unmanned Vehicles Autopilot GPS and RC Autopilot GPS: Specializing in miniature inertial navigation system (INS) and global positioning system (GPS), Unmanned Vehicles autopilot, RC autopilot, autopilot GPS
ritrovati con Google comunque se cerchi ne trovi un'infinità,
i riferimenti a cui mi "riferisco" sono in discussioni vecchie
su questa sezione,io è molto tempo che non cerco sistemi commerciali perchè preferisco costruirgli
comunque ci sono molti patiti di sistemi pronti che sicuramente hanno preso nota nei collegamenti a tali.
Uno economico mi sembra sia l'Attopilot ( cerca con Google )
ma non ricordo come si chiama il mio preferito...
Con questo non sostengo siano migliori quelli di mia costruzione anzi sicuramente peggiori ma provo piacere nel costruirgli,
tanto è che resi funzionanti gli uso un paio di volte e gli metto nel cassetto per riutilizzarne i pezzi.
( diverso per il progetto Tracking Antenna perfettamente funzionante ormai dall'Autunno scorso... )
Sinceramente mi diverto poco nel "far volare" velivoli che volano da soli,preferisco l'FPV che almeno partecipo!
Ringrazio Albertfly della nota comunque ci tengo a precisare che non sono stato soddisfatto della prestazione
durante la manifestazione complice il vento i cui effetti sia nell'andare in posizione sia sul sensore barometrico
( mantenimento quota durante la navigazione ) il mio velivolo non apprezzava.
E' vero che i quadrirotori hanno già molti sensori a bordo ma ciò non significa barare,questi gli ho pagati e se ne sfrutto i dati
per i miei algoritmi di navigazione non ne vedo il vantaggio "gratis" e ciò non toglie che comunque sinceramente
ho speso molti + soldi per i "sensori" che utilizzo sull'Aereo perchè sono di qualità superiore anche se in numero leggermente inferiore,
direi quello che serve. Questa tipologia di velivolo è stata scielta per la possibilità di implementare decollo ed atterraggio
autonomamente ( approposito come detto sopra uso un sensore barometrico che verrà presto aiutato
per la gestione della fase Landing da altri sensori che riescono a darmi l'effettiva distanza dal terreno
quindi atterraggio ancora + dolce e sicuro ) mentre lo stesso su Aereo richiederebbe spazi adatti
e sensoristica evoluta per la guida in atterraggio,meno importante ma non trascurabile il decollo!
Certo queste fasi non possono far riferimento ai dati del GPS in spazi normali.
Oltre a questi motivi importante era far vedere al pubblico questa dimostrazione e dare il senso voluto di sicurezza
per cui poter eseguire un percorso su WP in 150mtq a 10mt di quota era possibile solamente con questa tipologia di velivolo.