超视距遥控、(自稳定)无人机(直升机)设计方案草稿！

caosix

让昂贵的“(进口)平衡仪”见鬼去吧：地心引力之利用发现。
大家都不希望：自己的飞机坠机吧！？！

希望是一推_油门飞机升空，所有舵面回中悬停，然后就把遥控器仍在旁边，切换控制权到笔记本电脑上，用笔记本电脑软件发命令：飞机变化高度到地平高度200米、然后向北飞900米、再转航向到XXX 。。。（已经不在视野范围内了）然后再执行“侦察”“空投”。。。任务完成后，笔记本电脑直接发‘返航命令’，很狭义的无人机了。。。飞回降落空域后视空域开阔情况在改由遥控器降落。。。这样玩直升机也乐趣多多呀！ ！

要实现这个乐趣，俺得首先从‘陀螺仪’做起，前些天测试了传感器芯片，今天构造了一个简易的‘陀螺仪’测试平台。也看了一些昂贵的进口‘平衡仪’的宣传，什么红外线的，应该说平衡的效果是有的，但是那么一小点电子元件值不了那么高的价格。。

:em15: 最近也在关注‘大型共轴双桨’的旋头设计，今天弄来个LAMA V3用一块1000mAH的电池，一口气不触地飞了12分钟。发现这个小飞机无论你怎么乱打升降舵和方向舵，只要油门轰得大，它就不会坠毁。（开阔空域、别撞墙壁:em15: ）
这难道不是最好的平衡仪吗！
————地心引力——！
其实“红外线平衡”或者其它传感方式的平衡仪，都不如这个‘地心引力’平衡仪的效果好。。。

航模陀螺仪、不可能与真正的航空陀螺仪去比技术指标，什么零漂、温漂、最低感度，等等指标。。。俺也琢磨了不少时间、感觉单纯依靠航模陀螺仪、就算是三轴陀螺仪也无法使航模直升机长时间(4小时或以上只轰油门)自由飘空。——其原因很简单：由于航模陀螺仪的各种漂移、直升机会失去平衡坠毁。也就无法实现超视距的遥控飞行。。。
此时此刻：问题有解了  。
在‘大型共轴双桨’的上层桨，保留一个小小的平衡锤:em15: ，这个小小的平衡锤所起的作用，只要能足够抵消航模三轴陀螺仪的各种漂移就可以了。哈哈，不用占太多的重量，也能大大增强直升机抗风能力。。。
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归纳一下：“大型共轴双桨”直升机，旋翼半径可以设计到90厘米，下层旋翼为顺转、可变桨距、只用贝尔控制，上层旋翼为逆转、固定桨距、只用希拉控制；上层桨同时受一个小小平衡锤的牵引，机尾保留一个小的电动机驱动尾桨做快速锁尾之用，动力设计应该采用“对称双缸汽油发动机”，以实现低噪音、低震动的长时间飞行。:em15: 。(载重能力不知道能不能做到10Kg)

Y轴寄生响应测试道具。 (原文件名:Sunp0048.jpg)


陀螺传感芯片寄生响应测试。 (原文件名:Sunp0047.jpg)


规划设计中。 (原文件名:Sunp0058.jpg)


规划设计中。 (原文件名:Sunp0056.jpg)

scj666

不知楼主要表述什么好东东,能否详细些!

g921002

直昇機可以透過Gyro長時間自動滯空，這是沒有問題的。因為在直昇機上的陀螺，是不作角度積分的，作用在於抑制直昇機滯空時，角速度保持為0(抵抗外力影響)。因為直昇機本身是自穩定機體，只要沒有外力影響，本身就是穩定的。這個跟四軸的思路是不太一樣。至少目前看到的四軸都不是自穩定機體。所以需要加速規放入做姿態估測，讓四軸穩定飛行。因為四軸是穩定飛行，所以可以假設加速規量到的就是重力(外力項小)。這樣Gyro和加速規作Kalman Estimate，以估測四軸姿態。

不過因為目前論壇上的姿態算法，陀螺儀和加速規的協方差都是固定值，變成要去調到一個較好的值去用。但事實上比較不切實際。因為加速規受到外力的大小應該跟其信賴度相關。這個可以透過DCM去確認來調整。當然，也有一個簡單的方法，就是直接計算三軸加速度分量的合力產生的加速度是否為1g，根據差異決定加速規信值。這個我在之前做的玩具用過：

http://diydrones.com/profiles/blogs/flying-guide-dog-just-for-fun 效果還不錯，回頭找一下測試的圖放上來。

如果是用Copilot的東西，就是你說的紅外線平衡，這個有一些限制：1.天候不好時不能用2.低空有建築物會干擾3.靠近山區會干擾。除此之外，基本上這是好物。尤其是飛機類，飛行高度夠高的話，穩定性是很好的。

snowyghost

不错哦，可以做便宜的飞行器了。楼主要开源啊！

caosix

谢谢，楼上的几位，，但是关于‘直升机’是自稳定系统的说法，，我觉得是有条件的！！——现在大多数航模直升机都只有Z轴配备了一个陀螺仪，在正前方和侧面，一旦因风吹等外来干涉，造成扰动，直升机是会发生越来越大的倾斜直到坠毁！！

理论上讲：直升机装上：三轴陀螺仪就能实现自稳定，，但实际情况大家都知道：陀螺仪是有零点误差和温度漂移的！！所以，若是在失控情况下仍然是要坠毁的！！(红外线平衡仪、确实有效果，也有局限性和价格高)

我顶楼帖子的想法是：找到一种便宜的方法（相当于：小机械稳定器），只需要用来抵消陀螺仪的零点误差和温度漂移，同时不过分丧失直升机的操控能力。（不像目前的LAMA V3，过分依赖机械稳定，结果丧失了一些操控能力、抗风能力很弱！！“无风的效果很不错”）

总之：：目的是做一个“便宜的”，可以超视距遥控的航模飞行器。。飞行器自稳定之后，双向遥控、遥测、GPS修正等，才有用武之地、啊！！

armboy

g921002分析的在理，卡尔曼滤波如果噪声的协方差设为固定值，通过手工调整，只能适应一定的情况，情况复杂了一定不行。比如平飞的时候用手从侧面敲击一下四轴，这时四轴会猛的向手的方向倾斜。如果使用加速度计的三轴平方和为g的平方作为判据来评价加速计的可信度，效果就好多了！