Comments 67
а что является датчиком этой системы?
какой-то бортовой штатный гироскоп/маятник?
и ещё: тангаж тоже отображается?
ps: спасибо за статью
Все верно, это всего-то индикатор.
Есть один из прототипов с встроенным IMU, но без выносного магнитометра работает пока не очень точно.
В практике индикаторы устанавливаются в кабине пилотов, а модуль датчиков(IMU, AHRS) вне кабины, ближе к центру масс ВС.
Спасибо, что читаете😃
На видео же видно как работает тангаж
Испытания показали все в динамике.
Только под конец видео что-то пошло не так и горизонт сбился.
полагаю дело в задержке (интегрировании) самих датчиков.
зато на Вашем скриншоте видно, что и тангаж отображается.
Благодарю за дискусс.
Видео не передает динамики и правильности отработки измерений углов.
Есть телеметрия, но не суть.
В любом случае при маневрах, а крен влево/вправо это маневры - иногда необходимо время на восстановление.
На видео кадр обрезан, поэтому да, идет завал по крену.
Но испытания на то и даны, чтобы определить такие и другие моменты, например температурный дрейф или влияние магнитного склонения на результаты измерений.
Здравствуйте! Проверьте пожалуйста такой вариант: сделайте оборот вокруг оси Z, по курсу yaw. На старых алгоритмах для бпла на осноые датчиков mpu6050, был косяк, что горизонт уплывал после оборота по Yaw (вокруг Z).
Решение задачи определения ориентации, в т.ч. задачи Вахбы - очень сложная тема, чуть позже напишу о разработке IMU на базе готового MEMS bno08x и на базе отдельного акселерометра и гироскопа, в совокупности с датчиком воздушной скорости, для вычисления компенсаций центробежных сил.
Полеты на самолете с прямым крылом очень отличаются от квадрокоптера или иного летающего объекта.
Моя стандартная проверка AHARS, скоординированй поворот на 360*3 градусов с разной скоростью поворота - (1мин на оборот, 2 мин н 3 мин) если по показаниям прибора не влетаем в землю в конце поворотов (или не сваливаемся в штопор) то система сделана хорошо!
Это очень увлекательное занятие😃
Можно поинтересоваться - AHRS/IMU самостоятельно разрабатывали?
Или как у меня для первых тестов, нечто готовое?
Да занимаюсь этим уже 25 лет
Скажите пожалуйста, как вы компенсируете центробежные силы в координированных разворотах на 360 ++ градусов?
GPS or magnetometer + airspeed. С хорошими сенсорами можно некоторое время и без них но там появляется очень много эвристики которая зависит от конкретной установки
Технически - в координированном повороте на прибор не действует центробежная сила, только чуть-чуть гравитация повыше :)
Ну в сегменте крестьян, где я нахожусь - нет доступа к хорошим МЕМС датчикам.
Как то на первых тестах зимой я с удивлением открыл для себя температурный дрейф гироскопа, причем стоящего порядка 5к рублей.
Понимаю, что под эвристику попадает и калибровка акселей и компенсация дрейфа гириков, и настройка ковариационных матриц Криса Кельмана.
Вот это все и придает поиску решений для создания IMU особый шарм.
Технически/не технически, а вектор ускорения в развороте поначалу у меня был перпендикулярен крылу.
И простым вычитанием из 20G - 9.8G никогда бы не сработало.
Температурный дрейф там у всего, не только у гироскопов.
Вектор и должен быть перендикулярен крылу. Только не 20Г, Да и 9.81 не везде такой :) Если мы летим 110kts и разворачиваемся за 3 мин то дополнительное ускорение всего лишь 1.974 m/s^2 (раздражают производители датчиков указывающие величины в "G", пойди пойми где они эту G измеряли)
За эталон - mems не подойдет, последние время FOG становятся не такими уж дорогими...
Где то еще видел финт, что фрейм самолета переводят в земные координаты и оперируют направленными матрицами косинуса уже в земной СК.
Но пока сам в матрицы настолько не погружался, стараюсь линейную алгебру по максимуму эксплуатировать.
Есть в планах такой граф реализовать, тут видно, что угловая скорость гироскопа по осям, умножается на воздушную скорость(b = x,y,z) и потом вычитается из G.
Только после сумматора не понятно что еще с гравитацией делают, нормализуют будто.
Нормализуют, это единственное что можно сделать в данном случае, потому как сравнивают с единичным вектором полученным из quaternion`а
Непонятно как вычитание поможет в случае координированного поворота....
Надо внимательно смотреть что там за omega, при bank angle под 60 градусов все 3 гироскопа будут иметь серьезную ненулевую компоненту (ну a про bias тут вообще забыли)
Это похоже на то что частенько применяют в дронах когда лень разворачивать полноценный EKF или UKF.. в самолете должен привнести ко встрече с землей
Где свободная от заливки зона рядом с антенной WiFi (согласно официальным рекомендациям по разводке)?
Да вроде там где надо, а что)?
В идеале делать так,
но место не всегда есть в устройствах.
А еще лучше брать esp32 с выносной антенной на пигтейле.
Вот извините - несмотря на проделанную большую работу, я считаю что такая самодеятельность опасна! Ладно бы вы такой прибор в макет кабины поставили и использовали для игр или процедурного симулятора. Но вы же его в кабину тащите!
Если у вас есть гироскопический авиагоризонт - тогда объясните зачем вам это чудо на ESP32? Пассажира развлекать ? Вы же по РЛЭ обязаны распределять внимание на приборы на доске (включая авиагоризонт если он там есть).
Если же вы в нарушение инструкции намереваетесь использовать "это" для полетов (а тем более - для полетов в условиях ограниченной видимости) - я вас прошу, не грешите - самоубейтесь каким-нибудь общественно безопасным способом, и обязательно без пассажиров. Насколько я вижу:
Самодиагностика и бленкеров отказов не предусмотрено
Дерево отказов не строилось, веростности отказов не посчитаны
Испытания на вибрацию/температуру/влажность не проведены, когда прибор выключится и как у него будут плыть показания - никто не знает
Электромагнитная совместимость не проверялась - гарантий что он не откажет при включении чего-нибудь, или сам не станет причиной выключения чего-то другого нужного в полете нету
Еще раз скажу - авиагоризонт не игрушка. Это буквально жизнь и смерть, когда речь идет о сложном пространственном положении. Вы сейчас играетесь, и привыкнете на него смотреть. А когда он откажет (или еще хуже - будет врать) - переключиться обратно можете не успеть/не сообразить/не подумать.
Отдайте его пионерам в авиаучилище, или в сообщество симуляторщиков которые кабины строят. Там вас будут на руках носить. А в кабину - ни-ни! Или перепроектируйте хотя бы по какому-то подобию норм https://en.wikipedia.org/wiki/DO-178C
А разве индикатор пространственного положения обязателен для дневных визуальных полетов?
Не вижу никаких нарушений инструкций.
Там целый научный проект - что бы заставить эту штуку работать :) Математика AHARS жутко интересная шутка, дисплей для нее - детские игрушки
это Вы еще SoftRF не видели, там еще и gps и радиоканал .. и все это в кабину тащат, и немало таких
Благодарю за нарратив, вы безусловно правы.
Но без этого риска у нас никогда не появится "убийца Боинга"(сарказм), хоть все о чем я пишу это вообще сверх легкая авиация😃
И почитайте пожалуйста про необязательное оборудование, повышающее безопасность (NORSEE).
Это все про экспериментальную авиацию и экспериментальное оборудование.
Мои разработки как раз попадают под эту категорию.
Надо стремиться делать безопасное оборудование, а законы и наставления должны в этом помогать, а никак не сдерживать.
Я целиком за восстановление инженерной культуры - и точка. Когда тут была пару месяцев назад статья про подобный самодельный компас - я топил в поддержку. Потому что в модели situational awareness "FMC" (Fly-Navigate-Communicate), компас относится к прибору для выполнения функции второго порядка "navigate". В случае его отказа или дрейфа ситуация будет развиваться а) долго и б) в случае легкой авиации и полетов в знакомом районе - не повлечет катастрофических последствий.
В противовес этому, авиагоризонт - это прибор обеспечения безопасности ("Fly"). Отказ или дрейф авиагоризонта будет иметь последствием особую ситуацию с пространственным положением ЛА. Эта ситуация развивается а) быстро; б) имеет тенденцию к прогрессивному ухудшению с нарастанием уровня стресса; в) быстро выходит за пределы контроля летчика, не имеющего специальной тренировки по ее распознанию и выводу в нормальный полет. Задумайтесь - время развития особой ситуации связанной с пространственным положением ЛА - это десятки секунд (медленно считаем от 1 до 30: на счет один - все в самолете счастливы и наслаждаются нормальным полетом; на счет тридцать - на земле после глубокой спирали лежат дымящиеся обломки и разной степени расчлененности трупы экипажа...).
Я считаю недопустимым делать нечто, выглядящее как авиагоризонт, работающее как авиагоризонт - однако авиагоризонтом не являющееся (и ставить его в кабину - хоть для испытаний, хоть ради шутки). Вы снижаете безопасность полета этим оборудованием, а не повышаете ее!
С другой стороны - если вы все-равно хотите этим заниматься, то делайте это хотя бы без риска для своей жизни и жизни окружающих. Первый вариант - разделите блок измерения физических величин и блок индикации. Прокатите блок измерений на борту, и с нужной вам частотой дискретизации запишите данные с датчиков на SSD. При необходимости, запишите показания эталонного прибора (например, банально веб-камеру направьте на гироскопический прибор). Дальше в лаборатории можете гонять математику и показометр на собранных данных. Это безопасно - земля все терпит.
Другой вариант - это использование авиамоделей. Тут можете делать почти что хотите, лишь бы она бесконтрольно не улетела. Даже если разбить "в хлам" - это деньги, а не жизни.
Удачи - и будьте благоразумны!
Вы так много знаете, не хотите поучаствовать?
На самом деле, просто берём и подключаем эту штуку к X-Plane. Получаем из сима данные и рисуем в своё удовольствие. Безопасно и контролируемо.
Не, автор статьи хочет большего! А в реальном приборе есть три стадии:
Первая стадия - это съем физических параметров. Воздушная скорость, кажущиеся ускорения, направление магнитной вертикали - что сможете собрать, то ваше...
Вторая стадия - натягивание физических параметров на математическую модель (втч фильтрация), и получение пространственного положения (roll, pitch, yaw)
Третья стадия - это отображение положения на экране + пользовательский интерфейс
X-Plane - это не физический симулятор. Там есть мат.модель самолета (у которой уже лежат в переменных roll, pitch, yaw и их первые и вторые производные). Когда вы шевелите джойстиком рули - на самом деле внутри симулятора вы воздействуете на первые и вторые производные, а дальше оно интегрированием меняет переменные положения в пространстве. То есть, первый уровень - съем физических параметров и часть второго - восстановление координат по модели и физическим значениям - отсутствует как класс. А задачи там, как написано выше - интереснейшие!
Поэтому я и предлагаю авторам, если им интересно в этом разбираться - снять отдельно и записать на болванку физические параметры, а потом на стенде их воспроизводить в физическую модель. CAN-шина для этого хорошо подходит, тем более что CAN изначально был сделан для систем управления зенитных ракет если мне память не изменяет - то есть это не чужой (sic!) для авиации протокол. И дальше в контролируемых условиях, сидя на устойчиком кресле, имея возможность воспроизводить эксперимент без элементов случайности сколько хочешь раз - уже отрабатывать математику и показометр.
Потом, если получится, и если не пропадет энтузиазм - уже на готовую математику натягивать платформу и переписывать софт хотя бы с каким-то соблюдением авиационных стандартов.
CAN изначально был сделан для
либо об этом мало кто знает, но обычно рассказывают что для автомобилей
Ну да, правильно будет MIL-STD-1553: https://www.milstd1553.com/
Идеологически они с CAN очень похожи. Но для CAN примочек сильно больше, и стоят они сильно дешевле. Соответственно, если макет делать на нем, то потом перескочить на настоящую авиационную шину должно быть уже не так сложно.
Гармин, Дайнон и ижы с ними в полный рост используют CAN шину в своей архитектуре, первая попавшаяся ссылка: https://vansairforce.net/threads/garmin-can-bus-shield-connection.182236/
Хплане даже близко не даст вам реальные шумы и дрейфы физических сенсоров, не говоря уже про всякие сбои
позволю с Вами не согласиться. Любой проект имеющий цель, вырастает в достойное устройство, взять, к примеру, автора канала "от винта" https://www.youtube.com/watch?v=Sz7Czp7rbtU Весьма достойное устройство выросло из хоббийного.
И в частности, я бы тоже хотел иметь на борту нечно "дешевонесертифицированное", готовое придти на помощь в удаленном месте (в тундре например или в Заполярье). Признайтесь себе и другим, что мы все используем планшетно/телефонную навигацию и т.д. К слову, АГ не отказывает мгновенно, но когда он пытается это сделать на удалении 3 тык от дома, и починить (а тем более зимовать где то) не вариант... У меня был случай - отказ ПВД (забился мошками) - сел по ГПС и земля от этого не перевернулась. Просто нужно осознавать, что и для чего, извините, если был категоричен)
Я писал выше - против примочек связанных с навигацией ничего не имею. Самолетовождение, как написано в букваре - должно быть комплексным. Ставьте что хотите и пользуйтесь разумно.
Что касается АГ (электронного АГ) - то он как раз может отказать мгновенно. А может и не отказать. Чтобы оценить риски правильно - нужно строить дерево отказов и считать вероятности. И сравнивать с методическими указаниями, чтобы понять где норм, а где - нет.
Вашу идею героически преодолевать трудности "если откажет... тем более зимовать не вариант" я не поддерживаю. Техника безопасности написана кровью. Если у вас по РЛЭ и ФАП ограничение на вылет по состоянию ВС (отказ авиагоризонта или ПВД) - ваше дело или устранять отказ, или ответственно отказываться от вылета. Исключение - то что в законе называется "крайняя необходимость" - если отказ от вылета чреват не материальными потерями, а есть риск для жизни и здоровья вас и/или окружающих. Принимать решение на вылет с несертифицированным автопилотом при отказе штатного - имхо предпосылка к ЛП...
не надо переворачивать и головой замещать ноги, речь не о решении на вылет, и, как изволите выражаться, "преодолевании трудностей", а о посадке любыми средствами, в том числе не сертифицированными, в моем случае измерением скорости с помощью планшета и ГПС. И не о том что бы подменять вакуумный АГ "стаканом воды", а о том, что бы иметь "воду и стакан" на борту. И, пусть не материальной, но поддержке автора, в конце концов им сделана весьма полезная в быту игрушка (пусть автора это не обижает), готовая превратится в "инструмент".
Коллеги, да все всё понимают, и я не исключение.
Но невозможно сидеть на попе ровно и создавать ракеты, которые самостоятельно возвращаются на стартовый стол или фотолитографы, которые световой пучок поворачивают на одну миллиардную градуса.
Все это возможно создавать только поддержкой и упорным трудом инженерного корпуса.
К сожалению вера в наши НИИ у меня постепенно теряется, но вера в собственные силы пока присутствует и голова трезвая, в неисправный самолет не полезу и непроверенное на 1000 рядов оборудование не поставлю.
До полетов с АГ, который в статье, в симуляторе было налетано порядка 200 часов, в т.н. почти год.
Так что держите нервы в порядке и готовьтесь критиковать и разносить в пух и прах мою AHRS, скоро и о ней напишу статью.
Какие трудности приходилось преодолевать😃
такой формфактор не удобнее? ESP32-S3-LCD-1.28 возможно дилетантское мнение), но выглядит красиво https://www.youtube.com/watch?v=cZTx7T9uwA4&pp=ygURRVNQMzItUzMtTENELTEuMjg%3D
Что-то похожее брал для этого устройства
https://habr.com/ru/articles/873898/
отлично! Красивое получается) Могу поучаствовать в "поездить") @asa034
кстати, в Пензу совершенно случайно не летите? ))))
скоро и о ней напишу статью
ловим на слове (подписался - жду)
:)
вообще, есть такая специальность как "авиационное приборостроение" или "приборостроение" со специализацией (зависит от страны и университета). Для начала люди учатся в университете ей, а уже потом создают какие-либо авиационные приборы.
В целом учитываются еще и те вещи, про которые Вам тут никто не сказал. На высоте радиация выше и приборы должны выдерживать её. Да еще много вещей, которые мне лень пересказывать. Этому учатся, 4-5 лет в университете.
российского "Убийцу Боинга" Вы не создадите, рынок маленький.
Спасибо за положительную риторику, людям свойственно бояться.
Но и узкий кругозор также не позволяет понять, что сертификация в авиации это не равно безопасность.
Сертификация это вообще, в последнее время больше про деньги и пополнения бюджетов.
Поэтому нужно развивать и не останавливаться перед созданием экспериментальных ВС и оборудования, несмотря на скептиков и нагоняющих жути граждан.
Сколько на моем веку было случаев и на испытаниях и на перелетах, что МФИ, а точнее их дисплеи просто не включались на морозе или наоборот выключались из-за перегрева.
При чем и новые блоки и видавшие виды.
И за другую технику авиационную тоже могу рассказать историй сотни.
Мое мнение, что законодательно надо для малой авиации вводить класс экспериментальное ВС и давать возможность людям создавать.
А то так и будем еще 30 лет А и Б покупать и завидовать импортной инженерии😃
Крутая штука!
А с исходниками возможно ознакомиться?
А шлейф от вибрации и тряски не отвалится? Дисплей-то явно не industrial grade..
Отличная реализация. Особенно видео в полете.
Как вариант, использовать 4-дюймовый квадратный экран как в терминалах Сбера. А для маленьких индикаторов st7789 квадратный либо круглый от смарт часов.
С одной стороны хочется поддержать, так как малая авиация у нас в загоне, обложена непомерными нормами и регулированием (я еще помню, как нас, парапланеристов, пытались законодательно обязать учиться в академиях ГА и ставить на парапланы радиостанции авиационного диапазона и ответчики). С другой стороны, забивая на это все, есть большой риск повторить успех Oceangate с их подходом "безопасность придумали старперы, технологии решают, сертификация не нужна".
Чтобы понять, насколько важен авиагоризонт, достаточно влететь в облако буквально на минуту. Я когда на PPL учился, мне инструктор устроил такой вот полет по приборам по моей просьбе. Ощущения офигенные, полная потеря ориентации и пространственного положения самолета буквально через 10 секунд. Сразу начинают казаться какие-то крены, которых нет. И авиагоризонт в такой ситуации буквально единственное спасение. И поэтому эта штука должна быть максимально, максимально надежной. И именно поэтому они стоят как чугунный мост. Хотя вот казалось бы там экранчик и микросхемка, любой электронщик спаяет на коленке за неделю (утрирую). Только в самолет с такой вот спаянной на коленке штукой я не полезу.
На парапланах мы без них летаем, но у нас там своя атмосфера, параплан устойчивый летательный аппарат за счет низкого центра тяжести (тяжелый пилот намного ниже легкого крыла), и поэтому он сам всегда возвращается в правильное положение прямолинейного полета если ничего не делать и отпустить управление. У нас много народу делает вариометры и навигаторы полетные. Но, как выше сказали, из триады aviate-navigate-communicate это второй пункт, не такой важный и отказ которого как правило не приводит к катастрофическим последствиям.
Вы наверное не знаете, сколько таких Oceangate было на заре авиации и скольким мы благодарны за то, что сейчас летаем относительно безопасно.
Главное надо удерживать баланс между той жутью, что нагоняют в интернете на любую DIY-штуковину, и реальной пользой.
Никто же не заявляет что летает с этим приборов в IMC, как научно познавательный проект - отличная штука.
Именно так и планируется, а будет развитие и интерес у власть-имущих с хорошими риториками и мотивами, так вообще круть!
Было бы интересно от вас почитать статью про AHRS, хотя бы частично о шагах, что несекретно.
Сам долго борюсь с ветряными мельницами с компенсацией центробежных сил в поворотах без ГНСС.
Даже модели с машинным обучением пробую подсунуть, пока идеальна коррекция только с опорным вектором скорости по ГНСС, но компенсация на основе воздушной скорости и вычислению по ней угловой скорости вращения при скоординированном развороте - тоже неплохо работает.
Индикатор искусственного горизонта на базе esp32