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

zhangpengsir

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。



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。



然后给飞机上电，并通过数传连接地面站和飞机。



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。



确认其它各项参数正常，就可以解锁起飞了。



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。












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。




然后，测试了简单的航线飞行









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。





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。







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。







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。



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。















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。


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。


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。


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。


看一下15分钟纯Lioter模式的震动曲线：




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：


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。


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。


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。




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。


基站是21-23颗星，空中端是15-17颗星。


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。




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。


亚拓500Pro的两次自动任务飞行：



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。


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。



可以看到笔画的规整度好多了。


两次路线相同，高度不同的任务，路线重合度也很不错。


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。



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。



RTK的40m高度自动航线也保持的非常好




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。


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”。



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。

zhangpengsir

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。


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。









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。









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。



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！







GPS高度数据和气压计高度数据的比较


飞行速度状态


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。






地面POV视频：

Cherish'

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

唐山悟空

好东西

yangjimry

学习一下！！

FinlayChyi

pid页面可以截个图吗

zhangpengsir

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

官方建议的震动值，AccXY在+-3以下，AccZ在-15以内！

zhangpengsir

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！

FinlayChyi

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 ...

gds135

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、

ku8813

真巧啊，我今天也是用420直升机安的mini pix。刚把参数调好，

event

这东西和老的硬件差别在哪里？除了速度快

zhangpengsir

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？

zhangpengsir

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………………

zhangpengsir

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！

28100

顶一个，张老师厉害

jiangquan

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。

gds135

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、

gds135

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？

    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、

zhangpengsir

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。