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从零开始自制遥控潜艇-慢更!慢更!

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楼主
发表于 2021-3-29 00:56 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 LonlyPan 于 2021-4-25 21:43 编辑

进度记录表

以下为实时进度记录

项目计划(整个项目周期):
  • 自制遥控器(433MHz)
  • 自制控制系统:水压检测(水深)、超声波检测(距离)、陀螺仪(自稳定、位置估算)等
  • 自制沉浮系统,一体化智能化。关于沉浮系统已经通览了论坛帖子,方案不缺,主要是不够集成与智能,所以还需要大量测试、调试。
近期计划(研发阶段性目标、短期):
  • 1W通信模块测试
  • 遥控电路板绘制、打板制作

进度更新记录:
  • ~20210329:测试了170MHz遥控,水下垂直距离5米可双向通信,水平距离50米可双向通信(接收端在水下5米)。
  • 20210330:433MHz模块测试底板PCB绘制完成,正在打样(5种)。
                          光固化3D打印机购买,发货中。FDM打印密封盖,目视精度不够无法满足要求(0.1层厚)。遂准备光固化打印。但还会都测试
  • 20210402:底层驱动移植完成,完成了其中一种模块的简单的通信测试完成,明天继续完成其它四种模块的驱动和测试。
                          光固化打印机明天到,也开始打印测试密封盖
  • 20210405:收到板子,软硬件测试完成。清明测试了一次,小功率100mw不到2米。后面由于测试瓶子漏水,就没再测试了。
                          后面还是采用原来测试用的密封袋密封测试,
  • 20210412:这周由于下雨没测试。花时间把密封舱给做了,主要就是用光固化打印密封盖,然后找密封圈,不断调整尺寸适配管子大小。
                           最终测试效果很满意,装水晃动、长时间静置都没出现漏水,连最里侧第一个密封圈都没漏水。
  • 20210418:测试了所有的100mw 模块,双向通信垂直深度都达不到两米,遥控还距离水面5米。所以放弃100mw的方案。
                         1W功率的测试因不明原因,无法相互通信,遂未作测试。下周继续测试1W的通信深度。
  • 20210418:测试了1W模块,水深只有1米。猜测是程序有问题,没使用最大功率。后面继续测试。
                          密封舱也测试了,4米水深,1小时,无漏水。可以投入使用。

由于上班996,所以进度较慢,见谅








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沙发
 楼主| 发表于 2021-3-29 01:02 | 只看该作者
本帖最后由 LonlyPan 于 2021-4-25 21:32 编辑

项目介绍

本项目旨在提供遥控潜艇整套解决方案。共三大类:遥控,控制系统,图像传输。

遥控:采用无线方案,预期目标是达到水下深度5米,水平遥控距离200米。采用LoRa数据传输方式,通信频率170MHz或者433MHz。遥控主要难点:
  • LoRa通信
  • 遥控程序(数据纠错、断联检测、遥控信号传输、信息回传交互等功能)
  • 3.5 寸触摸屏控制,界面及操作逻辑

控制系统:集成加速度传感器、倾角传感器、磁力传感器。可外接深度传感器模块(该模块为自研),摄像头模块(该模块为自研),GPS模块。以及潜艇的基本控制接口。基本实现功能:
  • 多类型潜艇控制兼容
  • 可在水下利用陀螺仪+磁力传感器实现惯性导航,并回传数据,可以看到大概位置,不在睁眼黑,潜下去啥也看不到
  • GPS是附加功能,目的是在水面时实现定位,下潜时惯性导航根据GPS估算位置(惯性导航只能得到相对下潜点的相对位置)。GPS相当于提供了一个位置基准点。另外上浮时,可以规划路线自动行驶或自动返航。

图像传输:该方案难度最大,鉴于Lora传输速率,视频无线实时传输已经不可能,图片传输还可以尝试。但也只能做到几秒传输一张图片,但好过没有。难点就是图片的拍摄与压缩,因为不可能原图传输,所以图片必须经过压缩才能传输,减小数据量,不然几十秒一张图片太鸡肋了,宁愿质量差点,但只要能看到水下大概样子,就已经满足了。

另外会提供各种潜艇下下潜方案标准,目的是想实现下潜方案的模块化,功能化,让普通人也可以轻松diy。这里具体实施大概是利用3D打印技术,做一些标准件,并配合一些电控系统,做成模块。
3
 楼主| 发表于 2021-3-29 01:05 | 只看该作者
本帖最后由 LonlyPan 于 2021-4-25 21:31 编辑

目录

方案验证阶段:1楼-

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发表于 2021-3-29 06:53 | 只看该作者
厉害,火前留名
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5
发表于 2021-3-29 06:59 | 只看该作者
关注,顶一个
来自安卓客户端来自安卓客户端
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发表于 2021-3-29 07:32 | 只看该作者
无线电波频率越高在水中的传输距离越短,433MHz恐怕传输效率要比170MHz缩水不少
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发表于 2021-3-29 08:55 | 只看该作者
用以前的72m甚至40m会不会更好一些?
来自苹果客户端来自苹果客户端
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 楼主| 发表于 2021-3-29 09:38 | 只看该作者
hzbunny 发表于 2021-3-29 07:32
无线电波频率越高在水中的传输距离越短,433MHz恐怕传输效率要比170MHz缩水不少

估计会低很多,还得实际测试。看B站上魔方遥控测试了1.5m垂直距离没问题,但模块是100mw功率,1W功率的up主没测,距离应该更深。
9
 楼主| 发表于 2021-3-29 09:45 | 只看该作者
冰寒 发表于 2021-3-29 08:55
用以前的72m甚至40m会不会更好一些?

一是很难买到且贵,二是通道少,三是无法自定义(因为舰船操作逻辑、需求都和航模的有一些差别)。另外吗,diy,就想折腾

这类的成熟电路方案没找到,网上也没有卖的,所以并没选择这种方案。而是选择更普遍的 Lora 模块,这种模块最低只有 170MHz。


老遥控的频率低,说是穿透性强,但是老遥控的功率不高,所以深度并不深,水面距离根据了解也就100m。170、433的虽然频率高,但功率大,所以应该差不多。

10
发表于 2021-3-29 10:39 | 只看该作者
LonlyPan 发表于 2021-3-29 09:38
估计会低很多,还得实际测试。看B站上魔方遥控测试了1.5m垂直距离没问题,但模块是100mw功率,1W功率的up ...

对的,实验能找到最实际的答案。不过功率增加也不能显著提高实际传输深度,虽然使用的是业余频段,但是使用功率也不能超过国家规定。
用27MHZ、45MHz或72MHz当然会更好,但是实际能传输的数据带宽也就更窄,如果日后需要传输视频的话,那就不可能了。还是拿443MHz开刀比较理想些......
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发表于 2021-3-29 10:45 | 只看该作者
LonlyPan 发表于 2021-3-29 09:45
一是很难买到且贵,二是通道少,三是无法自定义(因为舰船操作逻辑、需求都和航模的有一些差别)。另外吗 ...

关键还是传输深度,距离其实并不重要,因为距离还以通过一艘水面船舶中继转发。
问题是出在潜艇发射器的功率,大了耗电、小了影响距离,还要考虑数据的误码率问题。
潜艇需要安装失联保护(信号丢失自动上浮)系统
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发表于 2021-3-29 11:19 | 只看该作者
LonlyPan 发表于 2021-3-29 09:45
一是很难买到且贵,二是通道少,三是无法自定义(因为舰船操作逻辑、需求都和航模的有一些差别)。另外吗 ...

是呢,我也打算用72m的弄车呢,考虑地面传播和反射一直没有实施呢
来自苹果客户端来自苹果客户端
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发表于 2021-3-29 11:28 | 只看该作者
有没有人考虑用声纳来遥控?
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发表于 2021-3-29 12:18 | 只看该作者
理想很丰满现实很骨感,口号和实际永远出入很大,
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 楼主| 发表于 2021-3-29 14:26 | 只看该作者
hzbunny 发表于 2021-3-29 10:45
关键还是传输深度,距离其实并不重要,因为距离还以通过一艘水面船舶中继转发。
问题是出在潜艇发射器的 ...

目前合法的最大1W功率,现在手上有两类:1W的尺寸大一点,32*16mm。100mW的小一点,15*15mm。尺寸也是一种考虑因素,所以两种都要测。

中继的话可以做,但就多了一个设备。做起来不难,之前有想过,下潜时,自动释放浮标做信号中继,不过这是最后测试的方案了,目前还是直连优先。

误码率什么的:其一模块本身有纠错机制,其二软件上也会CRC校验接错,错了会重发。但通信速度(延时)应该也会相应降低(增大)

其实使用433,也是为了视频传输做准备。170的带宽太低,9.6Kbps 估计2s一张图片,所以最终选了433测试使用,就看最终优先满足那个了,如果深度差别很大,估计会做两种,选择性使用。
16
 楼主| 发表于 2021-3-29 14:28 | 只看该作者
tcjsjxx 发表于 2021-3-29 11:28
有没有人考虑用声纳来遥控?

声纳的方案没资料啊,第二它的通信速度很低,浅水域会受到水中物体影响。真实的潜艇在海底200,所以海域很干净,没有干扰。
17
 楼主| 发表于 2021-3-29 14:31 | 只看该作者
sad 发表于 2021-3-29 12:18
理想很丰满现实很骨感,口号和实际永远出入很大,

慢慢来,所以不急,每天做一点就是进步。共勉吧
18
发表于 2021-3-29 16:56 | 只看该作者
19
发表于 2021-4-1 19:43 | 只看该作者
为什么不买一个正规的FM遥控器?433或者315mhz的可以,但是那些小遥控器肯定不实用,理论永远是为实践服务的。天地飞的fm6通也不贵,主要是配接收机有些麻烦。我建议入一个入门款的FM遥控器,至于那些附加的模块,你可以自己研发,比如AD2(陀螺仪),fail safe ,BLM(battery& link monitor)等,做到小型化,国外有卖的,你可以研究研究它们的说明书,然后仿照,自己研发
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20
发表于 2021-4-1 19:48 | 只看该作者
LonlyPan 发表于 2021-3-29 14:28
声纳的方案没资料啊,第二它的通信速度很低,浅水域会受到水中物体影响。真实的潜艇在海底200,所以海域 ...

我的导师是研究声呐去噪的,但是遥控潜艇好像不适合在咸水里操控吧,会大大影响信号的传输(FM)
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