Drony DJI:potrzebujesz tak wielu satelitów GPS do latania

Odkąd pojawiła się na świecie technologia dronów, działała ona w połączeniu z innym ważnym osiągnięciem technologicznym człowieka. To w skrócie Global Positioning System lub GPS. GPS jest tym, co zabrało ten łatwy do zderzenia zabawkowy quadkopter i uczynił z niego opłacalny element zestawu.

Nie byłoby nas jednak nigdzie bez tego, co robi GPS, no GPS i to są satelity. Gdyby nie ta sieć obiektów krążących wokół naszego globu, GPS nie byłby możliwy, a zatem ani stabilizacja zawisu, ani funkcja powrotu do domu nie byłaby możliwa.

Ponieważ przeciętny satelita znajduje się około 1200 mil od powierzchni Ziemi, niektóre są nieco bliżej, inne dalej. Obecnie na orbicie znajduje się prawie 5000 osób, a do pozycjonowania dostępnych jest obecnie wiele sieci, takich jak GLONASS lub Globalny System Nawigacji Satelitarnej lub BeiDou, chiński system pozycjonowania.

Ze względu na odległość i położenie orbity satelitów do triangulacji pozycji potrzeba więcej niż jednego.

Aby łatwo znaleźć swoją pozycję, potrzebujesz co najmniej czterech satelitów, ale Do stabilnego połączenia z dronem potrzeba średnio około 7-12 satelitów. W zależności od tego, jakim dronem latasz, potrzebujesz również 7-12, aby punkt Home Point był dokładnie rejestrowany.

Załóżmy, że wędrujesz szlakiem i chcesz poznać swoją lokalizację. W tym przypadku pobranie czterech satelitów dałoby dobry obraz Twojej lokalizacji.

Nasze telefony komórkowe są doskonałym przykładem urządzenia, które nosimy na co dzień, korzystającego z GPS, aby zawsze znać lokalizację telefonu. Nie martw się, jeśli potrzebujemy zrobić kapelusze, jest mnóstwo folii aluminiowej.

Drony, choć podobne, poruszają się z większą prędkością i mogą zmieniać swoją wysokość, przez co nieco trudniej jest określić pozycję z zaledwie 4 satelitów. A następnie, aby uzyskać bardzo dokładne pozycjonowanie, aby utrzymać zawis, dobrze 7 do 12 wydaje się być w porządku.

Ile satelitów latać?

To rodzi pytanie, ile z tych prawie 5000 satelitów potrzebuję, aby latać moim dronem i dlaczego tak wiele?

Jedną z najlepszych i najbardziej korzystnych funkcji wbudowanych we wszystkie drony DJI jest funkcja Return To Home. Ta funkcja przywróci statek do jego strefy lądowania, jeśli połączenie z kontrolerem zostanie utracone lub z innego powodu, dla którego ustawiłeś drona.

GPS zapewnia również lokalizację statku i kontrolera w czasie rzeczywistym. Bez tego rodzaju pomocy latających latanie dronem byłoby zupełnie inne. Coś jak zapalenie żarówki baterią Bagdad.

Tak więc zapisanie Homepointa przed startem jest ważne.Aby zarejestrować Home Point, będziesz potrzebować minimalnej liczby satelitów dla każdego z tych dronów DJI:

Ważne powody posiadania GPS

Dzisiejsze drony DJI są znane ze swojej jakości i umiejętności lotu. Od mnóstwa inteligentnych trybów lotu po utrzymywanie stabilnej pozycji skały, to GPS sprawia, że ​​wszystko jest możliwe.

To właśnie utrzymuje Mavic 2 Pro w stabilnej pozycji, dzięki czemu możesz wykonać idealne ujęcie. Bez urządzenia GPS nie znałbyś położenia drona na mapie w stosunku do własnej pozycji.

Bez GPS nie byłoby czegoś takiego jak Orthomosiac Mapping, a ten wspaniały Phantom 4 Pro będzie miał o wiele mniej pracy do wykonania.

Drony nie przekształciłyby się w nową branżę bez GPS. O nie, wciąż mielibyśmy lepkie palce od budowania modeli z balsamu i obserwowania, jak wielokrotnie się rozbijają, próbując nimi latać.

Czy można latać dronem bez GPS? Pewny. Ale gdzie jest zabawa w walce z lotem? Gdybym musiał wybierać, zatrzymałbym GPS.

Tło GPS

Podobnie jak nasza branża, GPS wywarł ogólnoświatowy wpływ na prawie każdy aspekt naszego życia. W końcu widziałeś najnowsze? Obecnie istnieje firma oferująca reklamę dronów, na przykład latanie na billboardach. Dron jest zaprogramowany do utrzymywania lotu i pozycji w obszarze DroneZone podczas wydarzeń itp., dzięki czemu uczestnicy wydarzenia i drony są wygodnie od siebie.

To tylko pokazuje, że istnieje tak wiele nowych i kreatywnych zastosowań dronów, o których jeszcze nawet nie pomyśleliśmy. Bez GPS taki lot nigdy by się nie odbył. Oczywiście drugą stroną rekwizytu jest to, komu potrzebne są reklamy latające? Mam rację?!

GPS powstał, gdy Departament Obrony szukał solidnego, niezawodnego systemu nawigacji satelitarnej w latach siedemdziesiątych. Po raz pierwszy udostępnili wczesną wersję online w 1978 roku. System ten był znany jako NAVSTAR lub System nawigacyjny z pomiarem czasu i zakresem, ale nie był dostępny do użytku cywilnego.

System, który dziś znamy jako GPS, jest dostępny i używany przez wiele podmiotów. Wciąż z ciężkim doświadczeniem w systemach wojskowych, jest również wykorzystywany do celów cywilnych, komercyjnych i naukowych. Dzisiejszy system GPS korzysta z 24 satelitów i wszedł do sieci w 1993 roku.

Obecny system GPS zapewnia dwa poziomy obsługi. Ten, z którego korzystamy i który jest nam najbardziej znany, to standardowa usługa pozycjonowania lub w skrócie SPS. Ten system SPS jest stale dostępny na całym świecie i jest bezpłatny dla użytkowników końcowych.

Druga strona obecnego systemu GPS, znana jako system precyzyjnego pozycjonowania lub PPS, jest ograniczona do użytku rządowego. GPS jest własnością Stanów Zjednoczonych i jest obsługiwany przez Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych.

GLONASS

Podobnie do przyczyn, dla których Stany Zjednoczone stworzyły taki system, inne kraje zrobiły to samo. Rosja ma własny system, który nazywa się GLONASS lub Global Navigation Satellite System.

Podobnie jak amerykański system GPS, GLONASS podąża za podobnym harmonogramem tworzenia i rozumowania, tworząc system wojskowy, który ostatecznie stał się dostępny dla ogółu społeczeństwa.

Ponadto, podobnie jak system GPS, system GLONASS jest dostępny dla każdego na całym świecie bez żadnych kosztów dla użytkownika końcowego. GLONASS, podobnie jak GPS, wykorzystuje system 24 satelitów.

Satelitarny system nawigacji BeiDou

Trzecim systemem obsługiwanym przez rząd chiński jest system nawigacji satelitarnej BeiDou (BDS w skróconej wersji). System ten zaczął działać na całym świecie w 2018 r. i ma większą sieć z 35 satelitami w swojej konfiguracji w porównaniu z 24 znalezionymi w innych systemach.

Oczekuje się, że dzięki dodatkowym satelitom system BDS będzie w stanie osiągnąć dokładność na poziomie milimetra.

Możesz znaleźć inne globalne systemy pozycjonowania, takie jak system pozycjonowania Galileo. Jednak DJI używa tych trzech do swoich systemów pozycjonowania, przy czym system BeiDou został po raz pierwszy znaleziony w nowym Mavicu 3.

Więc jak to wszystko działa?

W twoim dronie DJI, a także w kontrolerze, znajduje się jednostka GPS, nadajnik. To urządzenie stale wysyła sygnał. Satelity w zasięgu tego sygnału odpowiedzą. Tutaj może się to bardzo szybko skomplikować.

Możesz odebrać sygnał z satelity, który właśnie znajduje się poza zasięgiem lub nad horyzontem. W końcu typowy satelita jedzie z prędkością 17 000 mil na godzinę (27 400 km na godzinę) na wysokości 150 mil (242 km).

Aby poznać pozycję, należy zebrać co najmniej 4 sygnały z satelitów, ze względu na położenie tych satelitów i ich ruch, a także statek. Ale możesz nie uzyskać dobrego dokładnego pozycjonowania tylko od 4, a nawet 6.

Korzystanie z większej liczby satelitów w celu zwiększenia dokładności i potwierdzenia zestawów danych zapewnia stabilne zawisanie w skałach, które przyjmujemy za pewnik.

DJI lubi redundancję i ma wbudowane wiele funkcji bezpieczeństwa. W tym przypadku zaprogramowali drona, aby nie tylko pozyskiwał odczyt podstawowy dla pozycji, ale także odczyt zapasowy, który weryfikuje pierwszy, a w niektórych przypadkach nawet trzeci.

Z tego powodu większość dronów DJI będzie wymagać minimalnej liczby satelitów w zakresie od 6 do 12 . Przy takiej liczbie satelitów dostarczających dane lokalizacyjne, samolot może mieć dokładne dane lokalizacyjne.

Problemy z GPS

Rozmycie precyzji (dokładność pozycji)

Podczas korzystania z pozycjonowania GPS istnieje kilka znanych problemów. Jednym z nich jest Dilution of Precision, w skrócie DOP. DOP jest miarą dokładności pozycji czterech satelitów względem odbiornika.

Istnieje skala wartości DOP, a Twój dron DJI będzie miał zaprogramowane algorytmy, które obliczą to za Ciebie. To z powodu tego problemu DJI podjęło środki ostrożności, aby wymagać więcej niż tylko czterech minimalnych satelitów, ponieważ im więcej masz połączeń, tym dokładniejsze mogą być twoje dane pozycjonowania.

Poniższy wykres obejmuje wartości DOP w zakresie od 1 do 20.

DOP można mierzyć na kilka sposobów. Dostępne są poziomy, pionowe, pozycja 3D, rozmycie czasu i geometryczne. Jeśli chodzi o pomiar DOP, wszystko sprowadza się do geometrii. Dla nas, użytkowników dronów, na szczęście statek wykonuje całą tę liczbę. Czy możesz sobie wyobrazić?

Co to wszystko znaczy w takim razie? Oznacza to, że nawet jeśli możemy mieć dobre wysokie liczby w liczbie satelitów, możemy nie mieć całej siły sygnału w zależności od tego, jak te satelity są zgrupowane.

Dzieje się tak, ponieważ satelity znajdujące się dalej od siebie zapewniają lepsze dane pozycjonujące niż satelity znajdujące się blisko siebie. Triangulacja, pamiętasz?

Wskaźnik Kp (wpływ aktywności słonecznej)

Innym znanym problemem, który może wystąpić w przypadku pozycjonowania GPS, jest tak zwany indeks K i jego rozszerzenie – indeks planetarny K. Ten system indeksowania służy do pomiaru efektów aktywności słonecznej, znanej po prostu jako wskaźnik Kp.

Wskaźnik ten jest miarą interferencji magnetycznej w polu magnetycznym Ziemi. Pole magnetyczne Ziemi może wprowadzać błędy w pozycjonowaniu GPS twojego drona i jako takie zdarzenia, które wpływają na to pole, wpłyną również na to pozycjonowanie.

Ponieważ używasz satelitów znajdujących się w kosmosie, należy wziąć pod uwagę zdarzenia związane z przestrzenią kosmiczną, takie jak burze słoneczne lub inne zdarzenia mające wpływ na pole magnetyczne.

Być może zauważyłeś ten indeks, jeśli korzystasz z aplikacji pogodowych, takich jak prognoza UAV. Zgodnie z ogólną zasadą, lot jest w porządku, jeśli indeks wskazuje poniżej 5, więc każdy Kp między 1 a 4 jest zielonym światłem do lotu. Indeks wzrasta do 9, przy czym 5 i więcej może mieć wpływ na to, czy jesteś w stanie pozyskać satelity i czy te satelity są w stanie zapewnić dobre pozycjonowanie.

Pozycjonowanie satelitarne (względem Ciebie)

Jak widzieliśmy powyżej, pozycja satelity jest tak samo ważna dla uzyskania dobrego sygnału, jak posiadanie dużej liczby satelitów, ponieważ duża liczba satelitów nadal zapewnia słaby sygnał, jeśli są zgrupowane.

Na uzyskanie dobrego zasięgu satelitarnego może mieć również wpływ ukształtowanie terenu, w którym lecisz. Jeśli znajdujesz się w głębokiej dolinie z otaczającymi Cię skalnymi ścianami, satelity mogą mieć trudności ze znalezieniem Cię.

Twoja lokalizacja na tej skale, która krąży wokół ognistej kuli na niebie, jest również czymś, co może wpłynąć na Twój GPS. Ponieważ większość satelitów krąży w pobliżu równika, jeśli znajdujesz się na dużej szerokości geograficznej, takiej jak Alaska lub północna Kanada, możesz zobaczyć więcej dni, w których wskaźnik Kp jest wyższy.

W takich miejscach można zobaczyć wyjątkowe zjawisko znane również jako zorza polarna lub zorza polarna. Jeśli znajdujesz się w Australii, możesz znaleźć podobne zjawisko znane jako Aurora Australis.

Oba te zjawiska są widoczne, gdy Ziemia doświadcza wysokiego poziomu promieniowania słonecznego lub burz słonecznych. W tych czasach bardzo możliwe jest doświadczanie silnych zakłóceń elektromagnetycznych. Z kolei te zakłócenia mogą mieć wpływ na Twój GPS.

Co się stanie, jeśli stracisz GPS?

Zawsze istnieje możliwość, że Twój sygnał GPS zawiedzie podczas lotu. Może to być chwilowa rzecz lub może trwać dłużej. To wydarzenie może spowodować, że będziesz musiał latać w trybie ATTI (Attitude) lub sprowadzić statek i wylądować.

Jako zabezpieczenie przed awarią, wszystkie drony DJI są zaprogramowane tak, aby przełączały się w tryb ATTI w przypadku utraty sygnału GPS. Widok aplikacji wyświetli ostrzeżenia natury, „Silne wnioskowanie magnetyczne, skalibruj kompas”, „Utrata GPS, przejście do trybu Atti”.

W większości przypadków jest to chwilowa strata i zanim zdążysz zareagować, GPS powrócił. W niektórych przypadkach możesz znajdować się w pobliżu obszaru, który wpływa na Twój sygnał, takiego jak linie wysokiego napięcia, podstacje, w głębokiej wąskiej dolinie itp.

Tak więc źródłem zakłóceń jest często źródło naziemne. Jak już wspomnieliśmy, istnieją również źródła zakłóceń w przestrzeni kosmicznej.

Bez względu na przyczynę utraty sygnału, po prostu wiedz, że statek wejdzie w tryb Atti. W tym trybie statek utrzyma ustawioną wysokość i będzie latał normalnie. Jednak bez GPS statek będzie narażony na wiatry, które mogą być w okolicy i będziesz musiał wziąć pod uwagę dryfowanie podczas lotu.

Latanie dronami po prostu nie byłoby takie samo, gdyby nasi orbitujący przyjaciele nie upewnili się, że wiemy, gdzie jesteśmy. GPS jest dziś wszędzie wokół nas, ale nie zawsze tak było. Przed wprowadzeniem GPS wykreślaliśmy kurs na mapie i polegaliśmy na namiarach kompasu.

Spośród wszystkich wielu zmian we współczesnym świecie, GPS wywarł ogromny wpływ na to, jak podróżujemy i poruszamy się po okolicy, czy to drogą powietrzną, lądową czy morską. Dla nas, pilotów dronów, po prostu nie moglibyśmy robić niesamowitych rzeczy, które robimy bez niego.

Lataj bezpiecznie, lataj zawsze, zawsze lataj bezpiecznie!