优象光流模块助力无人机之使用效果分享
我是一名无人机爱好者,一直以来对无人机就有一种慕名的喜好,只要有时间就会与队友们在实验室研究探讨。当然,刚开始玩无人机悬停时会遇到种种问题,例如飞机一开始就漂移不定,会往某个方向乱飞无法悬停,以及悬停一段时间后开始震荡等。。。每次对着这个冰冷的家伙头会很疼,但每次成功解决后,瞬间心里有那么一点小小的自豪感!目前,我们调试出的无人机在无GPS环境下也能实现稳定悬停。
听到这里,可能有些无人机爱好者会问,你是如何解决这些问题的呢?
不要着急,下面就个人积累经验给大家分享分享吧!
首先从理论出发:
简单来说,光流传感器用于检测无人机在飞行过程中,水平方向的移动,并将结果传输给飞控,飞控再结合高度数据计算出该高度下的水平位移,然后根据水平位移等数据来控制飞机,实现自动悬停。
光流模块在无GPS环境,实时检测飞机水平移动距离,实现对无人机的高精度的水平定位。通过拍摄获取图像数据后送入主控,在主控中将经光流算法处理后的结果通过UART输出给飞控。
接下来就是干货时间:
我们团队之所以解决了以上问题,主要是在朋友的推荐下了解到了优象光流模块LC302,经过与客服的沟通了解到,此款光流无需配置参数,上电即可输出数据。于是,我和队友们讨论后决定在沟宝上购买了5个试试,到货后我们直接安装在四轴无人机上,但没有悬停效果,于是咨询客服,结果发现XY方向弄反了。经过调整后,目前飞机超稳定,对于稀少纹理适应性强 ,一般水面、草地、大理石地面、水泥地面、室内木地板、瓷砖等都没问题。
这是我们的实验室一角,经常与队友们在这里一起探索研究,一切都妥妥的!
光流水面悬停对标派诺特!
草地上悬停也是绝对没问题的!
亮光地面光流悬停,磁砖上也可以哦,是不是很神奇呀!
现在,我们实验室都在使用优象光流模块,主要是觉得其数据稳定可靠、低照度效果好、数据刷新频率高,关键是价格实惠,对于我们学生来说可谓是一大美事。哈哈哈。。。
后续我们团队计划会参加全国大学生电子设计以及各种无人机竞赛,希望能带上我的秘密武器决战沙场,凯旋而归!
最后,我将个人使用过程中遇到的问题进行了总结,整理出一点小干货分享给大家:《光流调试注意事项》、《LC-302光流悬停问题速查小技巧》,有需要的朋友拿走不谢,希望能帮助到各位!
一、光流调试注意事项
1.安装前注意镜头清理,确保镜头无污垢和保护膜遮挡。
2.安装时注意,光流模块与地面水平,不能有偏角,固定后确保镜头无遮挡,比如连接线与起落架等。
3.若要考虑与加速度计融合,则需确保光流与加速度计物理方向的一致性。
3.当姿态变化较剧烈时应减少光流的比重,并用陀螺仪做好对光流的补偿,并注意光流与陀螺仪同步问题。
4.光流输出有少许毛刺,需要对数据进行低通虑波
5.PID控制上采用位置+速度的双环控制,并要加大i的作用。
6.在自主悬停时才启动光流,飞机起飞与打摇杆时,光流无效。
二、LC-302光流悬停问题速查小技巧
自主悬停是光流模块支持飞控实现的一种典型功能。也是调试光流需要首先调试的功能,光流与飞控配合质量往往直接决定悬停的质量。调试悬停问题时有如下小技巧。
7.1 完全没有悬停效果,现象与没接光流是一样的。首先应检查板子上电是否正常,硬件线是否连接好,镜头是否被遮挡,如果都没发现问题,再用上位机检查是否有数据输出。
7.2 飞机往某个方向乱飞,漂移更快,像失控的感觉,而没有加光流时反而漂移慢一些。可能是:
7.2.1 镜头安装方向与程序里写的方向不一致;
7.2.2 环境光线明暗变化比较大,比如有闪光灯;
7.2.3 光流镜头下地面上有大片的运动物体,比如在有风时的水面上;
7.2.4 程序中光流控制部分有些数据没清零,比如起飞时与打摇杆后积分量没清零;
7.3 飞机缓慢飘,方向随机,但又比没光流时要好,表现为无操作时,往一个方向飘后,还会往回飘。可能是地面环境纹理太差,比如纯净的木地板、水泥地面、反光大理石地面等,或者是环境光线太暗。
7.4 飞机开始时能够正常悬停,悬停一段时间后开始震荡,可能是:
7.4.1 气压计数据漂移很大,高度严重失真,导致光流数据与该高度相乘后输出值变大,控制超调;
7.4.2 光流与加速度计有融合,可能是温度变化比较大或飞机震动大,导致加速度计漂移严重;
7.5 飞机开始时能够正常悬停,悬停一段时间后开始一直往一个方向漂移,可能是:
7.5.1 程序算法处理上光流的权重是动态的,某些原因导致悬停时间长后,光流权重减弱,无法抑制漂移;
7.5.2 姿态解算的欧拉角由于震动或温度等出现较大误差,时间久后飞机本身姿态倾斜,光流最大输出后也补偿不了该误差;
7.6 飞机一开始就开始震荡,可能是:
7.6.1 PID控制参数太大了;
7.6.2 滤波比较厉害,使得输出数据有延时,造成低频震荡;
7.6.3 输入数据不平滑,PID控制中又有D项,使得飞机高频震荡;
7.6.4飞机的性能变差,比如电机、桨叶磨损,震动大,使得输入数据噪声变大;
7.6.5光流旋转补偿没有做好,尤其是数据同步与限幅。
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