Höhenmesser für Helikopter

[revolosch]

Hallo liebe Robotik Gemeinde :),

mein Bruder und ich basteln derzeit an seinem RC Heli rum. Erstes Ziel das ding soll die Höhe selbstständig halten. Das ganze funktioniert auch soweit nicht schlecht.

Aber wir verwenden zu Höhenmessung derzeit den SRF10 Ultraschallsensor. Auflösung auf 1cm, zudem errechnen wir damit die Vertikale Geschwindigkeit cm/sek. Zwar ist das Ding sehr Genau und sehr schnell ABER:

Nachteil:
- Reichweite (6m) // Würde erstmal noch gehen, aber mehr ist besser
- Da der Helikopter nicht immer waagerecht fliegt, zeigt der SRF10 nicht immer direkt zu Boden. In Schräglage misst er eine größere "Flughöhe" und auch die berechnung der Vertikalen Geschwindigkeit (steigung) wird durch die "Schrägmessungen" beeinflusst.

Frage:
Kennt ihr eine Methode die Flughöhe zu messen die nicht von Schräglage etc. beeinflusst wird ?
Wichtig: Möglichst hohe Auflösung, Möglichst Hohe Messgeschwindigkeit

[meddie]

Über GPS kann man auch die Höhe ermitteln.

[revolosch]

Hi Eddi,

danke für die Antwort. Leider hat unser GPS Modul eine Datenfrequence von 4Hz (was glaub ich nicht schlecht ist, aber immerhin 3-4 mal langsamer als der SRF10), aber vorallem die mangelnde Genauigkeit macht uns da glaub ich probleme.

Gruß
Revo

[KingTobi]

Mehrere Ultraschallmodule die dann einen Durschnittswert errechnen.
Oder ein Ultraschallmodul das an einer art Lot hängt und so immer genau nach unten zeigt.

[meddie]

Mit Luftdruck kann man glaube ich auch die Höhe messen

[KingTobi]

Über den Luftdruck hätte man aber nicht die tatsächliche Höhe über dem Objekt über den der Heli grad schwebt sondern nur die Höhe zum Startpunkt.

[revolosch]

hmm.. .muss mich noch erkundigen wie hoch die Genauigkeit bei Luftdruck ist. Aber einfach mal die überlegung.

Wie wäre es wenn man die Höhe generell mit Luftdruck misst, und den SRF10 zur "kollisionsabfrage" einsetzt, sprich man benutzt ihn nur um zu wissen ob man in bodennähe ist. das könnte auch den luftdruckmesser neu kalibrieren. Start und landung (wo der heli keine schräglage haben sollte) macht man dann dennoch mit dem SRF10.

Das ganze würde natürlich nur funktionieren wenn der luftdruckmesser entsprechende auflösung und messfrequence hat. Ich mach mich mal schlau.

Was haltet ihr von der Idee ?

Gruß und schonmal vielen dank das ihr euch mit mir den Kopf zerbricht :)
Revo

[meddie]

Das mit der Luftdruckmessung wird ja bei den Flugzeugn verwendet. Allerdings gibt es bei dieser Methode zwei Faktoren die die Genauigkeit sehr beeinflußen. Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Beides müßt vor dem Flugbeginn gemessen Werden und als Korrekturfaktor eingegeben werden.

@King
Danke einfach und würde auf jeden Fall funktieren 3 Sensoren, im Dreieck nach unten gerichtet, müsste die Basis für alle notwendigen Berechnungen liefern. Das Problem der Reichweite ist immernoch da aber eher im moment unerheblich.
Die Sensoren müssten möglichst weit von einander platziert werden damit kein Sensor das Ultraschall-Echo empfängt das ein anderer Sensor ausgestrahlt hat.
Ich <- Im kopf vorgemerkt, müsste so klappen, danke :)

Allerdings bin ich momentan von dieser Luftdruck-Methode sehr angetan, wegen der Messweite. Die Korrektur am Boden, sollte kein Problem sein, später könnte der Heli ja evtl. Temp.- und Luftfeutigkeits-Sensoren bekommen und sich selbst einstellen.

Bleibt nur noch die Frage nach Genauigkeit und Frequenz der Messung. Ich habe bis jetzt herausgefunden das ein Bastler mit einem Luftdrucksensor die Höhe misst und dabei eine Auflösung von 5,26cm erreicht. Sieht ja gar nicht mal so schlecht aus, genauer wäre allerdings besser. Bleibt die frage ob der ADC des Mikrocontrollers da rausgereitzt war oder der Luftdrucksensor. Ich forsche da mal weiter.

Zur Frequenz hab ich im Datenblatt eines Druckmessers folgendes gefunden, die Frequenz ist also nicht das problem bei den Dingern


Response Time = 1ms
Response Time is defined as the time for the incremental change in the output to go from 10% to 90% of its final value when subjected to a
specified step change in pressure.

Ich bin inzwischen auch über einen Thread gestolpert wo jemand etwas über Laser-Entfernungsmessung schreibt, leider nicht sehr detailiert. Scheint aber wie der ultraschall eine sehr gradlinige Mess-Geschichte zu sein. Ich guck aber erstmal weiter nach den Luftdruckdingern.

Gruß
Revo

[meddie]

Es gibt ein schönes Projekt Mikrokopter zu finden unter mikrokopter.de (http://www.mikrokopter.de)
Diese nutzen auch den Luftdrucksensor als Höhenmessung.

Und wie gesagt in der Luftfahrt bei den Flugzeugen wird schon seit sehr langer Zeit mit Luftdruck die Höhe bestimmt. Und wenn diese Mesung ungenau wäre, dann würden einige Flieger beim Landen einfach auf dem Boden klatschen. Also muss die Messung gut sein.

Und auf der oben erwähnten Seite da kannst Du dich gut einlesen:
hier der Link zum Luftdrucksensor MPXAZ4115A Luftdrucksensor (http://mikrokopter.de/ucwiki/H%C3%B6hensensor?action=show&redirect=LuftdruckSensor)

Wenn Du dort die Videos ansiehst, dann wirst Du sehen, wie erstaunlich gut, die Kopter selber die Höhe halten können.

[revolosch]

Danke,

ganz durch hab ich die Seite noch nicht, aber sie ist sehr Informativ. Im Prinzip genau das was wir wollen. (Für die höhe is ja erstmal wurscht wieviel Rotoren so ein Copter hat).

Zum Thema Kalibrierung hab ich auch was gefunden, ein Feuchtigkeits- und Temperatursensor mit I2C interface, also sehr leicht anzusprechen.

http://www.sensirion.com/en/pdf/product_information/Datasheet-humidity-sensor-SHT21.pdf

Bin erstmal weiter auf der Mirko-Copter Seite.

Gruß
Revo

Wegen der nicht so langen Flugzeit sollten die Änderungen beim Luftdruck noch nicht so groß sein, dass sie wirklich stören. Für die Messugen über den Luftdruck sollten auch Feuchtigkeit und Temperatur swegen der eher kleinen Flughöhen beim RC-copter noch nicht das Problem sein. Das wäre dann eher was bei der Ultraschallmessung. Beim Ulraschall könnte man auch Sensoren mit einem großen Öffnungswinkel nehmen und so kleinere Schräglagen kompensieren.

Die großen Flugzeuge sollten aber den sich ändernden Luftdruck am Boden beachten.