В. Яценко - Твой первый квадрокоптер: теория и практика

Параметр, который принципиально важен, — количество каналов. Для управления квадрокоптером их нужно как минимум четыре:

• общий газ ( Throttle);

• тангаж (вперед-назад, Pitch);

• крен (вправо-влево, Roll);

• рыскание (вращение в плоскости полета, Yaw).

На самом деле, этого очень мало и хватит вам лишь для пробного взлета. Во-первых, нужны каналы для управления включением сенсоров и режимов полетного контроллера. Например, удержание высоты по барометру, включение/выключение компаса, удержание позиции или возврат домой по GPS. Во-вторых, могут понадобиться каналы для управления бортовой видеокамерой, бортовыми огнями или включения системы поиска упавшего аппарата. Комфортное управление квадрокоптером начинается при восьми и более каналах. Благо, сейчас даже недорогие передатчики и приемники способны поддерживать до 14 каналов. Количество каналов приемника и передатчика не обязательно должно совпадать. Если передатчик поддерживает двенадцать каналов, а приемник восемь, значит в вашем распоряжении только восемь каналов, остальные будут недоступны.

Итак, пульт радиоуправления состоит из аналоговых (стики) и дискретных (переключатели и тумблеры) органов управления, микроконтроллера, который оцифровывает и кодирует сигналы органов управления, радиопередающей части, дисплея и батареи питания. В качестве дополнительных модулей могут присутствовать приемник-декодер сигналов телеметрии и дисплей для отображения данных телеметрии и сигнала с бортовой видеокамеры. Благодаря наличию микроконтроллера, большинство пультов поддерживает гибкие настройки, позволяющие произвольно устанавливать связь между каналом и органом управления, инвертировать сигнал и устанавливать коэффициент пропорциональности между отклонением стика и изменением сигнала, а также менять количество каналов и прочие параметры потока данных.

В зависимости от расположения стиков управления различают передатчики типа Mode 1 и Mode 2 . У передатчиков первого типа слева расположен стик Pitch-Roll , a справа Throttle-Yaw . У передатчиков второго типа, соответственно, наоборот. Более массовыми являются передатчики типа Mode 2 , потому что большинству пользователей-правшей психологически удобнее интенсивно управлять положением летательного аппарата правой рукой, а левой периодически регулировать газ. Это вопрос сугубо личного комфорта и привычки. На рис. 1.3 изображено расположение стиков для режима Mode 2.

К выбору расположения стиков при покупке следует отнестись очень ответственно, т. к. недостаточно изменить назначение стиков в меню или переключить провода в пульте. Узлы правого и левого стиков имеют разную конструкцию. Стик Pitch-Rollподпружинен по двум направлениям и при отпускании возвращается в центральную позицию. Стик Throttle-Yaw подпружинен только по оси Yaw, а газ при отпускании стика не уходит в центр. Поэтому для переделки Mode 1 в Mode 2 или наоборот необходимо поменять местами узлы стиков или переставить детали этих узлов.

Не для каждого пульта это возможно. Предварительно ознакомьтесь с отзывами на тематических форумах или задайте вопрос продавцу.

Важно, чтобы фабричное качество пульта соответствовало вашим потребностям на перспективу. Дешевым пультам китайских производителей присущи люфты механической части, малая износостойкость и низкое качество переменных резисторов узла стиков, высокая погрешность оцифровки положения стиков. Вследствие низкого качества пульта могут возникнуть отрицательные явления.

• Джиттер— "дрожание" значения управляющего сигнала при неподвижном стике. Джиттер возникает как сумма погрешностей оцифровки , кодирования в передатчике и обратного раскодирования в приемнике.

• Температурный дрейф— значения управляющих сигналов сдвигаются вверх или вниз на некую величину при изменении температуры пульта. Соответственно, в нейтральном положении стиков управляющие сигналы перестают быть нейтральными. В дешевой аппаратуре дрейф иногда бывает настолько сильным, что мешает переключать режимы и управлять квадрокоптером в зимнее время.

Экземпляры одной и той же марки из разных партий могут быть по-разному подвержены дрейфу. Для проверки рекомендуется охладить пульт в холодильнике до -10…-15 градусов и проверить параметры сигнала. Это можно сделать при помощи специальных программ для компьютера или смартфона, о которых мы расскажем далее.

• Дискретность— значения управляющих сигналов при смещении стика изменяются не плавно, а скачками. Это мешает точному пилотированию хорошо настроенного аппарата. Разумеется, цифровой сигнал по определению меняется дискретно, однако в качественной аппаратуре с высокой разрядностью дискретизации шаг изменения небольшой и не мешает точному пилотированию. Величина дискретности также влияет на джиттер.

Для управления мультикоптерами начального и среднего уровня не требуются какие-либо специальные приемники. Подойдет любой, совместимый с имеющимся пультом, приемник с числом каналов от шести и более. Четырехканальный приемник подойдет только для первого включения и пробных взлетов, далее количества каналов быстро станет недостаточно.

Функция Failsafe

При внезапном пропадании управляющего сигнала вследствие достижения предельной дальности, эфирной помехи или поломки аппаратуры система радиоуправления должна отработать один из вариантов поведения:

• либо сохранить последние принятые значения управляющих сигналов;

• либо установить значения управляющих сигналов в некие заранее заданные значения.

Первый вариант довольно опасен для длительной защиты: если в момент потери управления аппарат перемещался с большой скоростью или набирал высоту, то он продолжит это делать и может улететь очень далеко и безнадежно потеряться или причинить ущерб окружающим. Поэтому такой вариант защиты встроен в логику работы цифрового приемника и автоматически срабатывает при кратковременном выпадении нескольких пакетов данных.

Второй вариант более безопасен, лучше подходит при длительном пропадании сигнала и позволяет реализовать различные алгоритмы для минимизации ущерба.

Применительно к квадрокоптеру реализация зависит от комплектации.

• Без GPS-навигации. Сигнал газа выставляется в положение, соответствующее достаточно быстрому, но безопасному снижению, чтобы коптер не унесло далеко ветром, а ущерб от падения был минимальным. Сигналы управления положением выставляются в среднее положение (горизонталь), включается режим автостабилизации горизонта. Режим удержания высоты по барометру отключается, либо включается режим удержания минимальной высоты, когда коптер зависает не ниже заданного значения. Рекомендуется также задать медленное вращение по Yaw, чтобы положение приемной антенны менялось в пространстве. Это дает шанс в каком-то положении принять неустойчивый сигнал и вернуть управление. Если есть поисковый маячок, то включить его. В итоге при срабатывании Failsafe коптер должен остановиться, выровняться и относительно безопасно приземлиться.