Autonomer Flieger- habt ihr Interesse?

[Gerdchen]

Es ist schon erstaunlich, was diese neuen Flight Controller drauf, oder besser drin haben. Für den Preis entwickelst und baust Du kaum was vergleichbares. Allein an der Software würde man ewig rumwerkeln. Der erwähnte "Matek F7" hat immerhin einen STM32F7xxx drin.
Mit dem FrSky-System hab ich auch schon lange geliebäugelt, ich bin immer noch mit MC24/35MHz und Nasenbohrerantenne unterwegs. Ja solche Ewiggestrigen Figuren gibts tatsächlich noch.
Was mich bei meinen bisherigen Überlegungen umgetrieben hat, wie eine automatische Landung funktioniert. Ohne halbwegs präzise Höhenmessung kann ichs mir nicht richtig vorstellen.
Barometrische Messung ist eigentlich nicht genau genug. Es ist ja wahrscheinlich ein Unterschied, ob der Flieger noch 3m, oder bloß noch 80cm über Grund ist. Gerade in der Endphase sind Bodenverwirbelungen und Windböen gefährlich. Wie will man feststellen, dass der Flieger gerade 2m nach oben gezerrt wurde.

Dein unterfangen kann im Prinzip nur auf einem Modellflugplatz mit Aufstiegsgenehmigung und auch dort nur auf Sicht ausgeführt werden.

Ja, genau. Ich habe z.B. das Glück, dass unser Modellflugverein ein ansehnliches Gelände auf einem ehemaligen Militärflugplatz gekauft hat. Da lässt sichs entspannt fliegen. Hier gibts auch keine Einschränkungen hinsichtlich Verbrenner und Turbine.

[wkrug]

ob der Flieger noch 3m, oder bloß noch 80cm über Grund ist

In der letzten Elektor ist der Aufbau einer RTK Station beschrieben, die dann für den Rover Genauigkeiten im Sub Zentimeterbereich bringen soll ( Sparkfun ).
Ich könnte mir auch eine optische Abstandsmessung zum Boden wie bei Autofokus vorstellen ?!

Ganz ohne Fehlerkorrektus ist GPS wohl gar nicht geeignet ( 10 bis 100m Fehler ).
Da trifft das Modell ja nicht mal die Landebahn.

[Moppi]

GPS kann man zur groben Peilung nehmen, um in den Bereich eines Landesystems hinein zu fliegen oder generell, um einen Kurs auf lange Distanz zu halten, danach wird es dann komplizierter (s. ILS). Würde man nur nach Bodenabstandsmessung gehen, wäre das ja ein Auf und Ab beim Landen (Berge und Hügel beim Landen überfliegen).

[oberallgeier]

.. Elektor .. RTK Station beschrieben, die dann für den Rover Genauigkeiten im Sub Zentimeterbereich bringen soll ..

elektrostore - SparkFun RTK Surveyor
.. eine klare Sicht zum Himmel ..
Im Position Modus empfängt .. von einer vom Benutzer bereitgestellten Antenne .. Genauigkeit von etwa 300 mm ..
Eine Basis wird oft in Verbindung mit einem zweiten Gerät verwendet, das auf "Positionierung mit RTK" eingestellt ist, um die relative Genauigkeit von 14 mm ..
Horizontale Positionsgenauigkeit: 2,5 m ohne RTK .. 0,010 m mit RTK ..

Interessant wären ja Angaben über die vertikale Genauigkeit. Die hab ich nicht gelesen/gefunden. 300 mm Genauigkeit ist vermutlich die äusserste Grenze - egal welches Fahrwerk und welcher Landegrund.

Nachtrag zu 11:49 #16: Barometrisch müsste für ne Landung zum Flieger der Luftdruck@GND bereitgestellt werden. Im Flieger könnte wohl ne sauber kalibrierte TEK-Düse als Druckmesssonde benutzt werden (aber das ist jetzt schon Vermutung - basiert auf eigene Erfolge mit ner ziemlich perfekt kalibrierten TEK-Düse Irving-Typ-modif. an meinem Drachen).

[wkrug]

Barometrische Sensoren halte Ich auch nicht für geeignet.
Während eines Fluges kann sich auch der Luftdruck ändern und dann stimmt auch die Höhe nicht mehr.

Radar könnte Ich mir vorstellen, allerdings braucht man dann 2 Träger ( Phasenlage Auswertung ) oder man muss ne Laufzeitmessung machen.

Die Sharp IR Sensoren wären evtl. auch ne Möglichkeit, allerdings können die nicht runter bis auf 0m.

[oberallgeier]

Na ja, im Prinzip sprechen wir ja hier von IFR und ILS - beides ist schon hohe Kunst. Da vermutlich die anzufliegende Landebahn bekannt ist, könnte ein PAPI helfen, dazu müsste man aber auch nen Localizer haben, irgend ne Art CDI. Ich warte mal ab was sich Sly einfallen lässt.

[Rabenauge]

Sodele.
Das Fliegerle ist da.


Nur mal schnell zusammengesteckt.

In der Seitenansicht sieht man: quasi ein fliegendes Wohnmobil.
Der Rumpf ist riesig, aber schmal.


Unter der (leider völlig undurchsichtigen) Kabinenhaube kommt dieses Ding zum Vorschein: offenbar eine FPV-Haube mit ner Aussparung für ein Servo.
Damit könnte man ne Kamera sogar mal seitlich drehen..mal sehn.


Darunter kommt dann das zum Vorschein: zwei, in der Höhe gestaffelte, und ausreichend grosse Sperrholzbrettchen.
Die sind im Rumpf verschraubt- sehr praktisch!
Ich hab da schonmal aufgeräumt, auf dem oberen gab es ein ganzes Mäusenest an Servokabeln, alles hübsch durch diese Rippen verflochten- ich hab ne Stunde gebraucht, um dieses Brettchen da mal frei und rauszukriegen.


Die Flügel werden nur auf diese Alurohre gesteckt (im Flügel selbst sind Vierkant-Hohlprofile, die die Rohre aufnehmen) und dann mit nem Klick-Verschluss eingerastet.
Das ist ne gute Idee, aber am Leitwerk hat man dafür sechs winzige Schräubchen, die alles zusammenhalten. Da werd ich mir schonmal nen Sack voll auf Vorrat besorgen, die sind im Gras unauffindbar.
Ausserdem nervt das Getüdel mit den Servokabeln. Ich bin am überlegen, da ne richtige Lösung (mit im Rumpf bzw. Flügel befestigten Steckverbindern) einzubauen. Dann steckt man die Flügel nur noch an, und die Servos sind automatisch auch angeschlossen.

Zu meiner Überraschung sind die Landeklappen-Servos auch schon eingebaut, allerdings sind die Klappen selber noch nicht freigeschnitten. Aber die Scharniere sind schon eingebaut (an allen Rudern übrigens, das Ding hat _richtige_ Kunstoffscharniere überall).
Zu meinem Ärger war auch das Dekor schon drauf (so siehts aber auch aus). Eigentlich hatte ich vor, den Vogel ein bisschen zu lackieren, na mal sehn, die Welt kostet der Dekorbogen jetzt nicht....fürs erste wird das auch so fliegen.

Man sieht an dem ganzen Teil, dass es für FPV-Equipment vorgesehen ist: unter der Nase gibts ne Kamerahutze (daneben an beiden Seiten ne Lufthutze), dieser Cockpiteinsatz- und insgesamt ist in dem Rumpf unglaublich viel Platz.
Allerdings: eher in der Höhe- in der Breite nicht so.....
Auf dem Heckausleger, kurz hinter dem Propeller, ist noch ne kleine Plattform-viele Videosender werden ja erstaunlich heiss, der wird dann direkt vom Propeller gekühlt...
ausserdem gibt es noch ein Stück Schaumstoff, was passgenau ganz oben in den Rumpf hinter der Kebine passt-warscheinlich soll man dort das GPS verbauen.

Da ich das Teil erstmal als stinknormales RC-Modell fliegen will, hab ich freie Auswahl, was ich wo einbauen will.
So 15-20 von meinen Empfängern würde man locker unterkriegen, und dazu auch noch nen _grösseren_ Akku.

Was mir gefällt: das Konzept insgesamt. Allerdings könnte der Rumpf ein paar cm breiter sein- in den hinteren Teil kommt man nich mit den Fingern rein.
Da man aber das Brett im Ganzen ausbauen kann, ist das so wild nicht.
Auch von der Form her gehts eigentlich- es ist halt eher ein Zweckmodell, was ordentlich Platz im Inneren haben soll.
Da hab ich schon schlimmeres gesehen.

Die Verarbeitungsqualität ist nicht gerade Multiplex oder Graupner, aber dafür kostet das Ding auch weniger.
Und: wirklich schlecht ist sie jetzt auch nicht (bis auf die Sache mit den Aufklebern, das können die Chinesen einfach nicht).
Einer der Flügel hat ne unschöne "Schramme" obendrauf (genauer gesagt ist das ne ganze Ecke von)- mal sehn, ob ich die mit heissem Wasser weg krieg.
Fliegen wirds damit allerdings auch...

Was mir nicht wirklich gefällt:
-die beiden Servos für Höhen-und Seitenruder sind hinten kurz vorm Leitwerk.
Wahrscheinlich dachte sich da jemand "kurze Anlenkungen" aber für den Schwerpunkt ist das ne ausgesprochen blöde Idee. Ich hätte sie lieber vorne gehabt, und anständige Bowdenzüge, das funktioniert genauso gut, wenn mans ordentlich macht.
-während die Flügel, wie oben schon gesagt, diese simple Klick-Befestigung haben, ist das Seitenleitwerk mit zwei winzigen Schräubchen (ich glaube 2.5x8 ) am Höhenleitwerk befestigt, und das dann mit vier solchen Winzlingen auf dem Leitwerksträger.
Und natürlich auch noch Schneidschrauben, nicht etwa metrische (können die Chinesen eh nicht so wirklich).
Vielleicht fällt mir dazu noch ne bessere Lösung ein, ansonsten wird der Transport eben etwas komplizierter.
Aber gehen wirds...
- das Rumpfmaterial ist irgendein Weichplastik- gar keine soo schlechte Idee, aber niemand weiss, was für Zeug das ist.
Sehr robust, aber ob man das gescheit kleben kann, muss ich wohl ausprobieren.
-die Kabinenhaube ist schwarz. Völlig undurchsichtig, nicht etwa nur getönt.
Wäre die klar, könnte man da z.B. ne Mobius-oder Runcam auf den Pilotenplatz schnallen, und hätte trotzdem noch ne ganz vernünftige Aerodynamik.
Eventuell geht sogar ne Actioncam rein...
- der Motor (auf dem keinerlei Aufschrift ist, wahrscheinlich ist es der "der eben grad oben aufm Wühltisch lag") ist nur auf nem 3-4m dünnen Plastik"Halter" befestigt. Der wegen etwas Kühlluft auch noch ausgespart ist....da ich von ausgehe, dass da schon 200-250W werkeln könnten (oder sollten, nen Leichtgewicht ist die Fuhre ja nicht eben) bin ich da skeptisch und hab mir gleich mal nen deutlich stärkeren gedruckt.
- auf dem Reger steht zwar, was er kann (30A, 2-4s LiPo),aber keine Aussage zum BEC.
Er hat eins (laut Volantex-Webseite), aber...in dem Ding werkeln immerhin sechs Servos.
Das muss also mal vorsichtig beobachtet werden.
-die Servos haben auch keinerlei Aufschrift.Dass es Kunstoff-Getriebe sind, sieht man. Stört mich auch nicht, ordentlich gemacht, hält auch das ewig.

Soweit dazu erst mal, jetzt zu der Sache mit dem landen:

Meine Bebop kontne das problemlos (ja ok, so ein Ding muss nur senkrecht runter, das klappt schon) die Bebop 2 kann es auch (und beide sehr zuverlässig)- die Disco von meinem Kumpel (gleicher Hersteller, aber Disco ist ein Nurflügel) ebenso.
Tatsache ist: die haben nen US-Sensor, der nach unten schaut, aber _auch_ eine winzige Kamera.
Angeblich ermittelt die Kamera die Horizontalgeschwindigkeit über dem Boden, und das funktioniert bis in einige Meter Höhe (wahrscheinlich ähnlich wie ne PC-Maus).
Zusätzlich haben die drei ein Barometer drin.
Und meine Bebop 2 kann tatsächlich nen ganzen Akku lang (also ca. 25 Minuten) auf dem Punkt (wir reden hier von Abweichungen in X und Y von nicht mehr als 5 cm, auch bei Wind) auf dem Punkt stehen. In Starthöhe (das ist nen knapper, halber Meter). Und die Höhe hält sie auch absolut. In Z gibts höchstens 3cm Abweichung, mehr nicht.
Meine Vermutung (dazu äussert sich Parrot nicht): es wird zudem der Lagesensor mit benutzt.

Was aber nicht klappt: auf Augenhöhe starten, nen längeren Flug machen (alle Richtungen, rauf, runter)...und dann die Augenhöhe wieder als Referenz nehmen. Da gibts deutliche Abweichungen, offenbar ist das Barometer alleine nicht so genau.

Mein aktueller Empfänger für den Vogel oben hat ein Variometer, was auch die Flughöhe ermittelt (kann angeblich bis 10km), die Genauigkeit wird mit 10cm angegeben.
Wie präzise das dann tatsächlich funktioniert, werd ich rausfinden, demnächst. Dass ein Barometer durcheinander kommt bei Luftdruck-Änderungen kenn ich nämlich auch.
Logisch....

Wie das nun mit dem Ardupilot wirklich funktioniert, weiss ich auch noch nicht- aber das System bietet die Möglichkeit, diverse Sensoren zu benutzen.
Ich glaube, irgendwo gelesen zu haben, dass ein Airspeed-Sensor fürs autonome landen unverzichtbar ist.
Was ich schon rausgefunden habe: Ardupilot ist auch in der Lage, die Windgeschwindigkeit und -Richtung zu "schätzen". Vermutlich wird das einfach mit der Geschwindigkeit über Grund abgeglichen...
Allzu tief hab ich mich damit noch gar nicht befasst, das ist zuviel auf einmal- wenn ich mich da heute einlese, fang ich in vier Wochen neu an damit...
Aber mit Landeklappen (_das_ kann Ardupilot) sollte man nen sicheren Sackflug hinbekommen.
Ich hab aber schon Berichte gelesen, dass Punktlandungen genauso gut möglich sein sollen, als würd man selber steuern...

Jetzt werd ich erstmal schauen, wie ich den Empfänger da rein bauen kann (die Antennen müssen ja 90° zueinander stehen), und dann setz ich mich die Tage mal an die Programmierung des Senders.
Das wird auch'n Spass.
Zum Empfänger kommt definitiv ein Akku-Sensor rein, der ne Einzelzellen-Überwachung hat (den hab ich eh da, wieso also nicht), und dann schau ich mal, wieviel Gewicht in die Nase muss (meine Runcam kommt da sicher auch rein, wenn schon ein Fenster für vorhanden ist), dann kann ich den Akku auch besorgen.

[wkrug]

Ich glaube, irgendwo gelesen zu haben, dass ein Airspeed-Sensor fürs autonome landen unverzichtbar ist.
Was ich schon rausgefunden habe: Ardupilot ist auch in der Lage, die Windgeschwindigkeit und -Richtung zu "schätzen". Vermutlich wird das einfach mit der Geschwindigkeit über Grund abgeglichen...

Ich hab jetzt noch nicht an autonomen Fluggeräten gearbeitet, flieg aber schon seit 30 Jahren Modelle.

Ein Flächenmodell braucht eine gewisse Grundgeschwindigkeit gegenüber der umgebenden Luft.
Ich meine bei einem autonomen Fluggerät wird man das über einen Staudrucksensor machen müssen.
Zu gerige Geschwindigkeiten führe hier zu einem Strömungsabriss und das ist gerade in Bodennähe fatal ( Durchsacken, oder Abkippen über eine Fläche ).

Wenn man nun die Grundgeschwindigkeit über Grund z.B. von einem GPS Sensor hat und den Airspeed von einem Staudrucksensor, könnte man das Modell einen Kreis in gleichbleibender Höhe fliegen lassen und daraus Windgeschwindigkeit und Richtung abschätzen.

Man sollte auch immer versuchen gegen den Wind zu landen, weil dadurch die Landegeschwindigkeit gegenüber dem Boden geringer und somit die Landestrecke kürzer wird.
Ausserdem verträgt ein Flugmodell eine Boe von vorne wesentlich besser als eine von hinten - Airspeed.

Beim Modell würde Ich auch einen Allround Segler zwischen 2m und 2,7m nehmen, da wäre Ich voll auf deiner Spur.
Die fliegen schon relativ stabil, auch bei etwas Wind neigen nicht zum Abkippen über die Fläche und sind trotzden noch nicht so schwer, das bei einer missglückten Landung gleich viel kaputt ist.

Einen extrem langsamen reinen Thermiksegler würde Ich auch nicht nehmen.
Der kommt irgendwann bei stärkerem Wind nicht mehr vorwärts.

Zum Thema Solar:
Vor Urzeiten gabs mal einen Solar Uhu von Graupner.
Der hatte nur zur Verlängerung der Flugzeiten Solarpanels auf den Flächen.
Da könnte man sich evtl. was in Punkto Tragflächenprofil abschauen.
Da gab's aber noch NiCD Zellen und Bürstenmotoren, die schwer waren bzw. einen schlechten Wirkungsgrad hatten.
Heute mit LiPo und Brushlessmotoren dürfte das einfacher gehen und mehr bringen.

Beim Thema Solar könntest Du dir auch mal was zum Thema Jedelsky Flächen anschauen ( Der Airfish hatte so eine ).

Mit den Landeklappen wäre Ich vorsichtig.
Wirken die wirklich sehr gut, sackt das Modell richtig durch und knallt dann auf den Landeplatz - Nicht besonders gut.
Ich würde die dann kurz vor dem Aufsetzen lieber wieder raus nehmen.
Zudem braucht man hier oft eine Tiefen, oder Höhenruderbeimischung.
Aber probier das mal manuell erstmal aus, dann weisst Du was Dich erwartet.

Die Servos bei einem Pusher hinten ein zu bauen ist auch nicht unbedingt eine super Lösung.
Aber man gewinnt vorne halt Platz dadurch.
Alle schweren Komponenten sollten also so weit als möglich nach vorne um kein Blei zu brauchen - Aber das wusstest Du sicher schon.

P.S.
Ich werd selber sicher kein autonomes Flugmodell bauen - Dazu find Ich das selber steuern viel zu Interessant und schön.
Aber das Thema find Ich durchaus spannend, also Poste doch bitte weiter hier.

[oberallgeier]

.. ob der Flieger noch 3m, oder bloß noch 80cm über Grund .. Bodenverwirbelungen und Windböen ..

Ich habe ja (sozusagen) nix mit Modellflug zu tun. Aber - bodennah und Starkboe - kenn ich: Anflug im Drachen - ich bin gut drauf, nehm den Steuerbügel zur Brust und komme im Final mit 60⁺⁺ über die Wiese. Gras in Griffnähe - weniger als 0,5 mGND. Es kommt ne Böe und hebt mich hoch. Auf etwa 15 m, dann Windstille. Ich brauche 30 m Höhe zum Abfangen :-/ , also steht dem Genickbruch nix im Weg. Beim Segelfliegen slippt man da und hat den Flügel als Crashzone, nur was tu ich im Drachen? Ich rutsche (drück mich) links rüber, schmiere über die linke Fläche ab und - steh auf der Wiese. Der linke Flügel ist hinüber aber ich habe NIX!

Zurück zum Thema Final und Höhenmessung:
15 m sind etwa 2 hPa - 1,8 mbar (jeweils Differenz auf NN). Bei 50 kmh ist der Staudruck rund 1,2 mbar, bei 40 kmh 0,4 mbar . . . Δp0,8 mbar sind etwa 7 HM . . . sprich: barometrisch geht da wohl nix (abgesehen davon dass der Energiegehalt in dem Bereich extrem niedrig ist). Ultraschall hat bei Auflösung bis max 10 m auch ne Reaktionszeit von ca. 0,1 sec. Und US (oder IR) über Grasnarbe ? ? ? Gibt das überhaupt ein nutzbares Echo? Also bei IR überm Teppichboden bei mir daheim brachte öfters Störungen bei senkrechtem bis schrägem Anstrahlen.

Frage: wie misst man da im Modellflugbereich ? ?

Sorry, ich fand das Problem doch interessant/wichtig.

.. Elektor .. RTK Station .. Genauigkeiten im Sub Zentimeterbereich .. optische Abstandsmessung .. wie bei Autofokus ..

Hmmm. Muss ich mir mal ansehen - das klingt ja überraschend.

[OT]Sorry, ich grins mich grad eins: im WKII sind für Nachtlandungen Ketten (die runterhängen) angeblich im Gebrauch gewesen.

[ARetobor]

Unerwartete abrupte Bewegungsänderungen
würde ich mit Beschleunigungssensor erfassen.

Gruß
AR