Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án THIẾT kế bộ điều KHIỂN máy BAY KHÔNG NGƯỜI lái AUTOPILOT Đồ án THIẾT kế bộ điều KHIỂN máy BAY KHÔNG NGƯỜI lái AUTOPILOT Đồ án THIẾT kế bộ điều KHIỂN máy BAY KHÔNG NGƯỜI lái AUTOPILOT Đồ án THIẾT kế bộ điều KHIỂN máy BAY KHÔNG NGƯỜI lái AUTOPILOT Đồ án THIẾT kế bộ điều KHIỂN máy BAY KHÔNG NGƯỜI lái AUTOPILOT Đồ án THIẾT kế bộ điều KHIỂN máy BAY KHÔNG NGƯỜI lái AUTOPILOT Đồ án THIẾT kế bộ điều KHIỂN máy BAY KHÔNG NGƯỜI lái AUTOPILOT Đồ án THIẾT kế bộ điều KHIỂN máy BAY KHÔNG NGƯỜI lái AUTOPILOT
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY BAY KHÔNG NGƢỜI LÁI AUTOPILOT Hà Nội, 6-2018 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY BAY KHÔNG NGƢỜI LÁI AUTOPILOT Hà Nội, 6-2018 ĐÁNH GIÁ QUYỂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dùng cho giảng viên hƣớng dẫn) Giảng viên đánh giá: PGS.TS Họ tên Sinh viên: MSSV: Tên đồ án: Nghiên cứu thiết kế điều khiển máy bày không người lái autopilot Chọn mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo tiêu chí đây: Rất (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5) Có kết hợp lý thuyết thực hành (20) Nêu rõ tính cấp thiết quan trọng đề tài, vấn đề giả thuyết (bao gồm mục đích tính phù hợp) phạm vi ứng dụng đồ án Cập nhật kết nghiên cứu gần (trong nước/quốc tế) Nêu rõ chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải vấn đề Có kết mơ phỏng/thưc nghiệm trình bày rõ ràng kết đạt 5 Có khả phân tích đánh giá kết (15) Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu phương pháp thực dựa kết nghiên cứu lý thuyết cách có hệ thống Kết trình bày cách logic dễ hiểu, tất kết phân tích đánh giá thỏa đáng Trong phần kết luận, tác giả rõ khác biệt (nếu có) kết đạt mục tiêu ban đầu đề đồng thời cung cấp lập luận để đề xuất hướng giải thực tương lai Kỹ viết (10) Đồ án trình bày mẫu quy định với cấu trúc chương logic đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, đánh số thứ tự giải thích hay đề cập đến đồ án, có lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chương kết luận chương, có liệt kê tài liệu tham khảo có trích dẫn quy định Kỹ viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, lập luận logic có sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn trƣờng hợp) Có báo khoa học đăng chấp nhận đăng/đạt giải 10a SVNC khoa học giải cấp Viện trở lên/các giải thưởng khoa học (quốc tế/trong nước) từ giải trở lên/ Có đăng ký phát minh sáng chế Được báo cáo hội đồng cấp Viện hội nghị sinh viên 10b nghiên cứu khoa học không đạt giải từ giải trở lên/Đạt giải khuyến khích kỳ thi quốc gia quốc tế khác chuyên ngành TI contest 10c Không có thành tích nghiên cứu khoa học Điểm tổng /50 Điểm tổng quy đổi thang 10 Nhận xét thêm Thầy/Cô Ngày: / /201 Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) ĐÁNH GIÁ QUYỂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dùng cho cán phản biện) Giảng viên đánh giá: Họ tên Sinh viên: MSSV: Tên đồ án: Nghiên cứu thiết kế điều khiển máy bay không người lái autopilot Chọn mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo tiêu chí đây: Rất (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5) Có kết hợp lý thuyết thực hành (20) Nêu rõ tính cấp thiết quan trọng đề tài, vấn đề giả thuyết (bao gồm mục đích tính phù hợp) phạm vi ứng dụng đồ án Cập nhật kết nghiên cứu gần (trong nước/quốc tế) Nêu rõ chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải vấn đề Có kết mơ phỏng/thưc nghiệm trình bày rõ ràng kết đạt 5 Có khả phân tích đánh giá kết (15) Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu phương pháp thực dựa kết nghiên cứu lý thuyết cách có hệ thống Kết trình bày cách logic dễ hiểu, tất kết phân tích đánh giá thỏa đáng Trong phần kết luận, tác giả rõ khác biệt (nếu có) kết đạt mục tiêu ban đầu đề đồng thời cung cấp lập luận để đề xuất hướng giải thực tương lai Kỹ viết (10) Đồ án trình bày mẫu quy định với cấu trúc chương logic đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, đánh số thứ tự giải thích hay đề cập đến đồ án, có lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chương kết luận chương, có liệt kê tài liệu tham khảo có trích dẫn quy định Kỹ viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, lập luận logic có sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn trƣờng hợp) Có báo khoa học đăng chấp nhận đăng/đạt giải 10a SVNC khoa học giải cấp Viện trở lên/các giải thưởng khoa học (quốc tế/trong nước) từ giải trở lên/ Có đăng ký phát minh sáng chế Được báo cáo hội đồng cấp Viện hội nghị sinh viên 10b nghiên cứu khoa học không đạt giải từ giải trở lên/Đạt giải khuyến khích kỳ thi quốc gia quốc tế khác chuyên ngành TI contest 10c Khơng có thành tích nghiên cứu khoa học Điểm tổng /50 Điểm tổng quy đổi thang 10 Nhận xét thêm Thầy/Cô Ngày: / /201 Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ AUTOPILOT 11 1.1 Giới thiệu AutoPilot 11 1.2 Sơ đồ khối autopilot 12 1.3 Kết luận chƣơng 12 CHƢƠNG 2: THIẾT BỊ HỆ THỐNG 14 2.1 Board Navio2 14 2.1.1 Giới thiệu Navio Navio2 14 2.1.2 Thông số kĩ thuật 14 2.2 Raspberry pi 17 2.2.1 Giới thiệu Raspberry pi 17 2.2.2 Cấu tạo phần cứng 19 2.3 Cài đặt, ghép nối phần cứng 20 2.3.1 Kết nối Navio2 với Raspberry Pi 20 2.3.2 Cấp nguồn cho Navio2 21 2.3.3 Cấp nguồn cho hệ thống Servo 23 2.3.4 Ăng-ten GNSS 23 2.3.5 Kết nối với thu 24 2.3.6 Kết nối đầu với động Servo 25 2.3.7 Module truyền nhận 27 2.3.8 Cấu hình hồn chỉnh 28 2.5 Kết luận chƣơng 31 CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG FIRMWARE 32 3.1 Tổng quan dự án Ardupilot 32 3.2 Cài đặt Firmware cho Navio2 Raspberry Pi 33 CHƢƠNG 4: PHẦN MỀM TRẠM KIỂM SOÁT MẶT ĐẤT GCS – GROUND CONTROL STATION 37 4.1 Các phần mềm điều khiển UAV 37 4.1.1 APM Planner 2.0 37 4.1.2 MAVProxy 37 4.1.3 QGround 39 4.1.4 UGCS - Universal Ground Control Station 40 4.1.5 Mission Planner 41 4.2 Chƣơng trình Mission Planner 41 4.2.1 Tổng quan Mission Planner 41 4.2.2 Cài đặt Mission Planner 42 4.2.3 Giao diện làm việc Mission Planner 43 4.2.4 Giả lập kết nối thiết bị bay với Mission Planner 47 4.2.5 Tạo lịch trình bay tự động 48 4.2.6 Tiến hành chạy mô với máy bay ảo 48 4.3 Danh sách lệnh hƣớng dẫn thực nhiệm vụ 51 4.3.1 Tổng quan 51 4.3.2 Các loại câu lệnh 52 4.3.3 Các khung tham chiếu cho thông số lệnh 52 4.3.4 Các lệnh định tuyến đƣờng (Navigation) 53 4.3.5 Các lệnh điều kiện (Condition) 54 4.3.6 Các lệnh thực thi (DO) 54 4.4 Thiết lập, hiệu chỉnh máy bay đƣa vào hoạt động 55 4.4.1 Các tham số Mission Planner ( Parameter ) 55 4.4.2 Cấu hình, hiệu chỉnh phần cứng cho máy bay 60 4.5 Kết luận chƣơng 63 KẾT LUẬN 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, mà khoa học ngày phát triển áp dụng nhiều vào đời sống thiết bị có khả tự động hóa xu hướng quan tâm nghiên cứu rộng rãi Các công nghệ ứng dụng nhiều ngành lĩnh vực nhằm tiết kiệm sức lao động người giảm nguy hiểm môi trường lao động Một công nghệ nghiên cứu ứng dụng mạnh mẽ máy bay không người lái (UAV- Unmanned Aerial Vehicle) Đây tên gọi chung cho loại máy bay mà khơng có phi cơng điều khiển trực tiếp, hoạt động tự động điều khiển, giám sát từ xa Việc sử dụng UAV thay người nhiều lĩnh vực dân dụng, quân sự… Ở nước phát triển UAV ứng dụng nhiều việc thám, quan trắc… nhiên việc triển khai Việt Nam nhiều hạn chế Xuất phát từ thực tế, em chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế điều khiển cho máy bay không người lái AutoPilot” làm đề tài đồ án tốt nghiệp để bước nắm bắt lý thuyết công nghệ nhằm áp dụng vào thực tiễn Em cảm ơn thầy – người giúp em định hướng, lập kế hoạch để em tiếp cận có nhìn bao qt ơn hệ thống UAV Và em xin cảm ơn thầy cô viện Điện tử - Viễn thông năm qua truyền tải kiến thức, kinh nghiệm quý báu để em có hành trang vững đường học tập nghiên cứu sau Vì chế độ mơ nên ta lái máy bay cách tự động Chọn nút Auto quan sát máy bay thực kế hoạch bay định sẵn Ta quan sát độ cao, vận tốc, vị trí góc máy bay thay đổi trình bay Hình 36: Máy bay ảo thực kế hoạch bay Đường màu tím thể quãng đường máy bay bay qua, ta thấy máy bay bám sát với đường bay kế hoạc bay định trước Sau thực xong kế hoạch bay, máy bay trở trạng thái DISARM kết thúc q trình chạy mơ Để tiến hành lại, ta tạo máy bay khác thực lại bước 4.3 Danh sách lệnh hƣớng dẫn thực nhiệm vụ Phần trình bày cách cụ thể command hướng dẫn thực nhiệm vụ để dùng với firmware dự án ArduPilot với thông số kỹ thuật yêu cầu 4.3.1 Tổng quan Giao thức MAVLink định nghĩa số lượng lớn kiểu lệnh đường dẫn MAV_CMD (gửi MAVLink_mission_item_message) ArduPilot thực việc xử lý tập lệnh tham số liên quan có ý nghĩa cho loại phương tiện Các lênh không hỗ trợ gửi đến phận tự lái tự động loại bỏ Một số lệnh tham số lệnh khơng thực chúng khơng liên quan đến loại phương tiện cụ thể (ví dụ lệnh “MAV_CMD_NAV_TAKEOFF” có ý nghĩa máy bay cánh trực thăng với xe địa hình) Ngồi có vài tham số hữu ích khơng xử lý có giới hạn cho kích thước tin, số thông số đưa để ưu tiên số thơng số khác 4.3.2 Các loại câu lệnh Có số loại lệnh khác sử dụng nhiệm vụ như: ● Các lệnh điều hướng - Navigation sử dụng để kiểm soát chuyển động phương tiện, bao gồm: cất cánh, di chuyển bay xung quanh điểm tham chiếu, thay đổi độ cao hạ cánh ● Các lệnh thực thi - DO có chức phụ khơng làm ảnh hưởng tới vị trí phương tiện (ví dụ: đặt khoảng cách máy ảnh, cài đặt giá trị servo) ● Các lệnh điều kiện - Condition sử dụng để trì hỗn lệnh DO có điều kiện đáp ứng, ví dụ UAV đạt đến độ cao khoảng cách định từ điểm tham chiếu Trong lịch trình bay tối đa thực lệnh điều hướng lệnh DO điều kiện chạy lúc Một lịch trình bay điển hình thiết lập waypoint, thêm lệnh điều kiện, sau thêm số lệnh thực thi thực cách 4.3.3 Các khung tham chiếu cho thơng số lệnh Có nhiều lệnh (đặc biệt lệnh NAV) bao gồm thơng tin vị trí Thơng tin cung cấp liên quan tới “khung tham chiếu” đặc biệt, xác định tin trường tham chiếu Trực thăng xe địa hình sử dụng lệnh MAV_CMD_DO_SET_HOME để đặt “vị trí gốc” giao diện đồ số (MAV_FRAME_GLOBAL), sử dụng hệ tọa độ WGS84, độ cao so sánh với mực nước biển Còn tất lệnh khác sử dụng MAV_FRAME_GLOBAL_RELATIVE_ALT, sử dụng số kinh độ vĩ độ, đặt độ cao thương đối so với vị trí gốc (tức coi độ cao vị trí gốc từ tính tốn tới vị trí lại) 4.3.4 Các lệnh định tuyến đƣờng (Navigation) Các lệnh điều hướng sử dụng để kiểm soát chuyển động phương tiện, bao gồm cất cánh, di chuyển đến vị trí định bay xung quanh điểm tham chiếu, hạ cánh Lệnh NAV có mức độ ưu tiên cao Bất kỳ lệnh DO CONDITION chưa thực lệnh NAV thực bị bỏ qua ● WAYPOINT: hỗ trợ cho copter, plane, rover Dùng để điều hướng tới vị trí định ● TAKEOFF: hỗ trợ cho copter, plane Dùng cho việc cất cánh (từ mặt đất) Đây lệnh gần tất nhiệm vụ máy bay trực thăng ● LOITER_UNLIM: hỗ trợ cho copter, plane rover Chỉ định bay vòng quanh vị trí định khoảng thời gian không giới hạn ● LOITER_TURNS: hỗ trợ copter, plane Chỉ định bay vòng quanh vị trí định số lượt định ● LOITER_TIME: hỗ trợ copter, plane, rover Chỉ định di chuyển quanh vị trí định khoảng thời gian định (tính giây) ● RETURN_TO_LAUCH: hỗ trợ cho copter, plane, rover Quay trở lại vị trí gốc (home) điểm tập kết gần (nếu gần vị trí home) ● LAND: hỗ trợ cho copter, plane Chỉ định hạ cánh vị trí địa điểm cụ thể ● GUIDED_ENABLE: hỗ trợ copter Chuyển sang chế độ GUIDED để chuyển sang chế độ điều khiển tay ● DO_JUMP: hỗ trợ copter, plane, rover Chuyển tới thực thi lệnh định danh sách nhiệm vụ Lệnh lặp lại số lần định trước tiếp tục nhiệm vụ, lặp lại vơ thời hạn 4.3.5 Các lệnh điều kiện (Condition) Lệnh điều kiện kiểm sốt việc thực lệnh DO Ví dụ, lệnh điều kiện ngăn lệnh DO thực dựa thời gian trễ, phương tiện đạt tới độ cao định, khoảng cách xác định từ vị trí đích Lệnh có điều kiện khơng hoàn thành trước đến điểm waypoint Trong trường hợp này, kỳ lệnh DO chưa thực liên quan đến điểm waypoint bị loại bỏ ● CONDITION_DELAY: hỗ trợ copter, plane, rover Sau đạt tới điểm tham chiếu, lệnh trì hỗn thực lệnh DO khoảng thời gian (tính giây) định ● CONDITION_CHANGE_ALT: hỗ trợ copter plane Di chuyển lên xuống tới độ cao mong muốn, sau thực lệnh DO ● CONDITION_DISTANCE: hỗ trợ copter, plane, rover Trì hỗn việc thực thi lệnh DO đạt khoảng cách định điểm 4.3.6 Các lệnh thực thi (DO) Các lệnh “DO” “Now” thực thi lần để thực số thao tác Tất lệnh DO kết hợp với điểm waypoint thực ● DO_CHANGE_SPEED: hỗ trợ copter, plane, rover, thay đổi tốc độ ngang mục tiêu ga phương tiện Các thay đổi áp dụng chúng thay đổi cách rõ ràng lần thiết bị khởi động lại ● DO_SET_SERVO: hỗ trợ copter, plane, rover Đặt giá trị PWM cụ thể đầu cho chân servo ● DO_REPEAT_SERVO: hỗ trợ copter, plane, rover Lệnh thực thi tín hiệu đầu xung PWM có giá trị khoảng thời gian định Giá trị vị trí định tham số RCn_TRIM cho kênh n cụ thể Giá trị mặc định 1500 ● DO_LAND_START: hỗ trợ plane Thực thi lệnh chuẩn bị hạ cánh ● MAV_CMD_DO_SET_ROI: hỗ trợ plane, copter, rover Thiết lập khu vực quan tâm cho cảm biến phương tiện Sau sử dụng hệ thống điều khiển phương tiện để kiểm soát hành vi phương tiện cảm biến khác ● DO_DIGICAM_CONFIGURE: hỗ trợ copter, plane, rover Các thống số chuyển tiếp đến hệ thống điều khiển máy ảnh thân thiết bị ● DO_DIGICAM_CONTROL: hỗ trợ copter, plane, rover Điều khiển hệ thông máy ảnh thân thiết bị ● DO_MOUNT_CONTROL: hỗ trợ copter, plane, rover Lệnh để điều khiển máy ảnh ăng-ten Lệnh cho phép bạn định góc độ cuộn góc nghiêng gửi đến máy ảnh Điều sử dụng để điều hướng máy ảnh theo vị trí xác thời điểm khác nhiệm vụ ● DO_SET_CAM_TRIGG_DIST: hỗ trợ copter, plane, rover Kích hoạt chụp ảnh đặn khoảng cách Lệnh hữu ích nhiệm vụ khảo sát máy ảnh 4.4 Thiết lập, hiệu chỉnh máy bay đƣa vào hoạt động 4.4.1 Các tham số Mission Planner ( Parameter ) Mission Planner có nhiều tham số tùy chỉnh phục vụ cho việc cài đặt máy bay trình bay Vì số lượng tham số lớn nên bọn em đề cập đến tham số chính, có tác động trực tiếp đến hành trình bay Tên tham số Ý nghĩa Khoảng giá trị PILOT_TKOFF_ALT Độ cao cất cánh thiết bị bay Độ cao tối thiểu thiết bị bay cần đạt lệnh RTL kích hoạt Chọn để sử dụng độ cao Tốc độ mà thiết bị bay trì lệnh RTL kích hoạt Điều khiển trạng thái 0.0 - 1000.0 RTL_ALT RTL_SPEED FS_GCS_ENABLE Giá trị Đơn thay vị đổi nhỏ 10 cm 08000 cm - 2000 50 cm/s 0: Tắt failsafe cho thiết bị bay kết nối với trạm mặt đất giây MAG_ENABLE WP_YAW_BEHAVIOR LAND_SPEED FS_THR_ENABLE FRAME_CLASS Cho phép sử dụng la bàn Quyết định cách Mission Planner điểu chỉnh hướng đầu thiết bị bay thay đổi hướng theo nhiệm vụ RTL Tốc độ thiết bị bay giai đoạn hạ cánh Điều khiển trạng thái failsafe cho thiết bị bay kích hoạt kênh nhập throttle Thiết lập loại khung sử dụng thiết bị bay nhiều động cánh quạt Lưu ý cần khởi động lại 1: Chế độ RTL 2: Chế độ tiếp tục bay tự động với nhiệm vụ cũ 3: Chế độ RTL Smart RTL 4: Chế độ hạ cánh Smart RTL 0: Tắt 1: Bật 0: Không thay đổi 1: Hướng tới way point 2: Hướng tới way point trừ RTL 3: Hướng theo đường GPS 30 - 200 0: Tắt 1: Chế độ RTL 2: Chế độ tiếp tục bay tự động với nhiệm vụ cũ 3: Chế độ hạ cánh 4: Chế độ RTL Smart RTL 5: Chế độ hạ cánh Smart RTL 0: Undefined 1: Quad 2: Hexa 3: Octa 4: OctaQuad 10 cm/s AFS_ENABLE ARMING_CHECK ARMING_VOLT_MIN CHUTE_ENABLED CIRCLE_RADIUS CIRCLE_RATE 5: Y6 6: Heli 7: Tri 8: SingleCopter 9: CoaxCopter 11: Heli_Dual 12: DodecaHexa 13: HeliQuad Cho phép sử dụng chế 0: Tắt độ failsafe nâng cao 1: Bật Các kiểm tra cần thiết 0: Tắt trước Mission 1: Tất Planner cho phép kích 2: Barometer hoạt máy bay 4: La bàn 8: Khóa GPS 16: INS 32: Các tham số 64: Kênh RC 128: Điện áp bẩng mạch 256: Tình trạng pin 1024: Độ khả dụng nhật kí 2048: Khóa an tồn phần cứng 4096: Thiết lập GPS Mức lượng tối 0: Tắt 0.1 thiểu pin cần thiết để thực kich hoạt thiết bị bay Cho phép mở dù 0: Tắt 1: Bật Quyết đinh bán kính - 10000 100 vòng tròn mà thiết bị bay bay chế độ bay vòng tròn Tốc độ đổi hướng -90 - 90 bay vòng tròn thiết bị bay Chiều V cm độ/s COMPASS_USE FENCE_ENABLE FENCE_TYPE FENCE_ACTION FENCE_ALT_MAX FENCE_RADIUS FENCE_MARGIN FENCE_TOTAL FENCE_ALT_MIN GPS_TYPE dương thuận kim đồng hồ, âm ngược kim đồng hồ Cho phép sử dụng bàn thay GPS điều chỉnh hướng mũi thiết bị bay Cho phép sử dụng chế độ hàng rào Quyết định loại hàng rào sử dụng 0: Tắt 1: Bật 0: Tắt 1: Bật 0: Tắt 1: Độ cao 2: Vòng tròn 3: Độ cao vòng tròn 4: Đa giác 5: Độ cao đa giác 6: Vòng tròn đa giác 7: Tất Quyết định hành động 0: Chỉ báo cáo thực thiết bị 1: RTL bay vượt qua hàng rào hạ cánh Độ cao tối đa 10 - 1000 hàng rào Bán kính tối đa 30 - 10000 hàng rào Khoảng cách tối thiểu - 10 mà thiết bị bay phải trì với hàng rào Tổng số góc - 20 hàng rào đa giác Độ cao tối thiểu -100 - 100 hàng rào Loại GPS thiết bị bay 0: Tắt sử dụng Cần khởi 1: Tự động động lại 2: uBlox 3: MTK 4: MTK19 5: NMEA 6: SiRF 7: HIL 8: SwiftNav 9: UAVCAN 10: SBF 11: GSOF m m m m LOG_DISARMED 13: ERB 14: MAV 15: NOVA 0: Tắt 1: Bật Cho phép ghi chép nhật kí cho thiết bị bay chưa kích hoạt LOG_BACKEND_TYPE Chế độ lưu giữ nhật kí 0: Tắt thiết bị bay 1: File 2: MAVLink 3: Cả file MAVLink LOG_FILE_DSRMROT Cho phép tắt chế độ 0: Tắt nhật kí thiết bị 1: Bật bay tiến vào trạng thái chưa kích hoạt LOIT_SPEED Tốc độ tối đa máy 20 - 2000 bay di chuyển theo chiều ngang trạng thái Loiter SPRAY_ENABLE Cho phép chế độ phun 0: Tắt nước 1: Bật STAT_FLTTIME Tổng thời gian mà ReadOnly thiết bị bay bay WPNAV_SPEED Tốc độ mà thiết bị 20 - 2000 bay cố trì theo chiều ngang thực nhiệm vụ waypoint WPNAV_RADIUS Bán kính 10 - 1000 waypoint WPNAV_SPEED_UP Tốc độ mà thiết bị 10 - 1000 bay cố trì lúc nâng độ cao thực nhiệm vụ waypoint WPNAV_SPEED_DN Tốc độ mà thiết bị 10 - 500 bay cố trì lúc giảm độ cao thực nhiệm vụ waypoint WPNAV_ACCEL Gia tốc mà thiết bị 50 - 500 bay cố trì theo chiều ngang thực nhiệm vụ 50 cm/s giây 50 cm/s cm 50 cm/s 10 cm/s 10 cm/s2 waypoint Gia tốc mà thiết bị 50 - 500 10 bay cố trì theo chiều dọc thực nhiệm vụ waypoint Bảng 1: Một số tham số Mission Planner WPNAV_ACCEL_Z cm/s2 4.4.2 Cấu hình, hiệu chỉnh phần cứng cho máy bay ● Cấu hình thiết bị đo gia tốc Bước 1: Tại cửa sổ Initial Setup / Mandatory Hardware, chọn Accel Calibration Hình 37: Cấu hình thiết bị đo gia tốc Có loại thiết lập mục cài đặt Thiết lập chiều (3-axis) thiết lập thường sử dụng, đảm bảo kiểm tra gia tốc theo ba hướng khác nhau, đảm bảo kết xác thiết lập chiều (1-axis) sử dụng cho xác định gia tốc mặt phẳng Bước 2: Chọn Calibrate Accel để bắt đầu cân chỉnh Chúng ta thực với tùy chọn 3-axis Mission Planner yêu cầu đặt phương tiện vào vị trí hiệu chỉnh Nhấn phím biết autopilot vị trí, sau tiến tới hướng Các vị trí hiệu chỉnh là: nằm ngang, bên phải, bên trái, mũi hướng xuống, mũi hướng lên nằm ngửa Chúng ta hồn tồn hiệu chỉnh điều khiển Navio2 trước gắn vào máy bay trường hợp máy bay to Vị trí nằm ngang quan trọng nhất, cần đặt cách xác định máy bay bay bề mặt nằm ngang Thực từ đầu đến cuối tất vị trí hiệu chỉnh yêu cầu, sau chọn Click When Done Mission Planner hiển thị thông báo “Calibration Successful” trình hiệu chỉnh hồn tất ● Cấu hình la bàn (compass) Bản thân Navio2 tích hợp sẵn cảm biến la bàn, việc cần làm lúc ta cấu hình cho phù hợp Bước 1: Tại hình Initial Setup / Mandatory Hardware chọn Compass Bước 2: Thiết lập tùy chọn cấu hình Chúng ta cần chọn cấu hình trình điều khiển chuyến bay để tự động nhập thơng tin cấu hình quan trọng cho bảng mạch o Đối với Pixhawk PX4, ta chọn nút Pixhawk/PX4 o Đối với APM 2.5 với la bàn tích hợp, ta chọn APM2.5 (Internal Compass) o Đối với APM 2.6, chọn APM with External Compass Đối với Navio2, chọn Pixhawk/PX4 (theo ArduPilot) Hình 38: Cấu hình la bàn Chúng ta khơng cần thiết phải thực thêm thao tác nữa, việc đảm bảo ba tùy chọn Automatically learn offsets (tự động bù), Enable compasses (hỗ trợ đa la bàn), Obtain declination automatically (tự động từ chối thu thập) chọn Bước 3: Kiểm tra hoạt động với Live Calibration Chúng ta chọn nút Live Calibration để xem hiệu chỉnh phản hồi la bàn Chúng ta phương tiện không xoay theo hướng, hướng giữ vài giây Cấu hình tự động kết thúc có liệu tất vị trí Lúc này, cửa sổ khác hiển thị thấy lưu lại giá trị sau tính tốn bù trừ hợp lý Hình 39: Kiểm tra hoạt động la bàn ● Cấu hình chức Failsafe Autopilot có chức ngừng làm việc máy bay gặp cố Failsafe thiết kế để làm cơng việc sau: o Phát việc tín hiệu khoảng thời gian FS_LONG_TIMEOUT giây Lúc này, máy bay tự chuyển sang chế độ RTL (Return To Lauch – trở vạch xuất phát) o Phát việc tín hiệu GPS lâu khoảng 20 giây chuyển sang chế độ Dead Reckoning (tính tốn liệu) tín hiệu GPS hoạt động trở lại o Phát tín hiệu RC, tự động điều khiển máy bay vị trí gốc Tuy nhiên cần ý tới trường hợp Failsafe không giải như: o Phát máy bay bay xa rơi xuống đất o Phát nhiều kênh RC bị kết nối o Phát firmware hoạt động khơng xác o Phát lỗi phần cứng autopilot o Phát vấn đề khác lỗi với động bay hay nguồn điện yếu o Ngăn cản người điều khiển thực thiết lập hay hành động bay sai 4.5 Kết luận chƣơng Như tìm hiểu phần mềm trạm điều khiển mặt đất Mission Planner, tiến hành mơ q trình bay khơng có thiết bị phần cứng Ngồi ta cấu hình ban đầu để đưa Plane vào hoạt động Từ ta mang máy bay sử dụng thực tế KẾT LUẬN Nội dung đề cập đến đồ án trình bày cách hệ thống bay khơng người lái, qua việc đưa thiết kế thành phần quan trọng hệ thống trở nên dễ dàng Từ em xin liệt kê số vấn đề giải được: ● Hiểu phần cứng Navio2 ● Thiết lập Firmware cho Raspberry Pi Navio2, kết nối Navio2 Raspberry Pi ● Sử dụng phần mềm trạm điều khiển mặt đất Mission Planner để thiết lập thông số máy bay ● Thiết lập, mô hành trình bay bay thực tế Tuy nhiên trình làm đồ án em gặp phải số vấn đề chưa có hướng giải quyết: o Chưa tận dụng hết tài nguyên, sức mạnh Navio2 Raspberry Pi o Chưa thực nhiều chế độ bay, gặp vấn đề lớn cho bay khoảng cách xa Do thời gian hạn hẹp nên em chưa hoàn toàn giải hết vấn đề Nhưng từ em đề xuất ý tưởng phát triển đồ án tương lai sau: ▪ Tối đa hóa khoảng cách bay cách sử dụng module truyền nhận Lora, module sim ▪ Lợi dụng sức mạnh xử lý Raspberry Pi, ta sử dụng thêm cảm biến môi trường nhiệt độ, độ ẩm, hình ảnh… để phát triển thêm hệ thống IOT Cuối cùng, lần em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy, giảng viên PGS.TS thầy cô viện Điện tử - Viễn thông giúp chúng em có kiến thức sở đề tài nhiều kiến thức xung quanh khác để hoàn thiện báo cáo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://docs.emlid.com/navio2/ardupilot/hardware-setup/, truy cập cuối ngày 13/5/2018 [2] http://www.instructables.com/id/Getting-Started-With-NavioNavio2/, truy cập cuối ngày 20/5/2018 [3] http://ardupilot.org/plane/index.html, truy cập cuối ngày 4/6/2018 [4] https://www.youtube.com/watch?v=3XjaxuAOyYI&list=PLy- 7ky533JzgNtbPiL7uWNLIrWl39_x-j, truy cập cuối ngày 1/6/2018 ... việc ghép nối Autopilot với máy bay kết nối với trạm điều khiển mặt đất để tạo thành hệ thống máy bay khơng người lái hồn chình 1.3 Kết luận chƣơng Hệ thống máy bay không người lái bao gồm thành... triển máy bay không người lái có bước nhảy vọt nhằm phục vụ cho chiến tranh Các nước Anh, Mỹ, Nga chế tạo nhiều máy bay điều khiển vô tuyến Ngày thiết bị bay không người lái phát triển mạnh mẽ, không. .. NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY BAY KHÔNG NGƢỜI LÁI AUTOPILOT Hà Nội, 6-2018 ĐÁNH GIÁ QUYỂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dùng cho giảng