高さ10mを超える飛行機のような無人偵察機に（地上まで）正確な距離測定を実装するにはどうすればよいですか？

高さ10mを超えるオートパイロットの着陸にドローンから地上までの距離測定を実装するにはどうすればよいですか？GPSは言うまでもなく、超音波は不正確すぎることがわかりました。最大高度は1000m、Vmaxは100 km / h、Vaverageは72 km / hです。ドローンは飛行機のようなもので、*ヘリコプターなどはありません。

ご意見ありがとうございます！

レーダー高度計を探していると思いますが、そうした距離で反射を検出するために必要な電力のため、自分で構築したい場合は高さ1000mが難しいと思います。数百メートルは、自家製の低出力レーダーのより現実的なターゲットになる可能性があります。

これは、約1000フィートまで有効なレーダー着陸高度計の概略図です。

実際の航空機では、レーダー高度計と気圧高度計の両方を備えています。気圧高度計はより高い高度で使用され、レーダー高度計は離陸と着陸時に実際の地面までの距離を測定するために使用されます（つまり、標高の変化が大きな問題となる高度-通常は5000フィート）。

実際には、単一のセンサーはおそらくあなたが望むことをするのに十分正確ではないでしょう。私が知っていることのほとんどはAGV（地上車両）に関連していますが、同じ原則のいくつかが適用されると思います。

必要な精度を得るために、センサーを組み合わせて使用​​することをお勧めします。これらのいくつかは非常に高価になる可能性があります。

• GPS：標準のGPSモジュールで、約1m +/-の精度まで下げることができます。差動セットアップ（地上に1つのステーション、平面に1つのステーション）にステップアップすると、はるかに高い精度を得ることができますが、はるかに高いコストがかかります。（速度データを使用して）10cmまたは1cmのようなものも可能ですが、コストは大幅に高くなります。

• INS：GPSシステムに空間測定を追加できます。MEMSデバイスのブームにより、比較的まともな固体センサーが消費者向けの価格で入手できるようになりました。加速度計、ジャイロメーター、および磁力計のデータをGPSデータに追加すると、信号がより正確になり、GPSの読み取り値の「グリッチ」が生じる可能性があります。

• ラジオ支援ナビゲーション：私はこれについて完全に理解しているわけではありませんが、多くの空港では飛行機の着陸を支援するためにラジオ支援を使用しています。これらのシステムが実際にどのように機能するかを調査し、独自のシステムを実装できる場合があります（もちろん、法的にも）。

これらの考慮事項の詳細については、DIYDronesをチェックしてください。彼らは、GPS、INS、気圧計、およびその他の多数のセンサーを使用して、いくつかのかなり緊密に統合されたシステムをまとめました。彼らはまた、航空機搭載システムの複数のデータソースに伴ういくつかの難しいフィルタリングの課題にも取り組みました。

気圧計は、10 cmの解像度のようなものを取得すると非常にうまくいきます。唯一のトリッキーなビットは、ドローンが地面の気圧を知る必要があり、それが天候によって変化する傾向があるということです。

本当に高性能な位置制御が必要な場合は、着陸帯を認識して適切な速度で適切なゾーンに到達できるハイパワーコンピュータを備えたビジョンベースのシステムを回避することはおそらくないでしょう。

あなたがあなたの管理下にある着陸場所に着陸するつもりなら、私はその場所の周りにいくつかの無線発信機を置いて、信号パワーを比較します。これが、信頼性が高く、実装が簡単な方法です。

どこにでも着陸したい場合-GPS（米国では+ -1mのみ）、超音波またはレーザー測定が有効なオプションですが、どれも完璧ではありません。

レーザー距離計は、あなたに良い精度と正確さを与えるだろう、とあなたの予想距離のために設計されていますが、（光学系による）重くすることができ、点までの距離ではなく、大きな面積を解決します。

変化の多い地形（森や都市など）を通過する場合、測定結果は急速に変化する可能性があり、水などの反射面ではほとんど返されない読み取り面を読み取ることが難しい場合があります。それが来た方向にビーム。

ただし、これはオプションと見なす必要があります。ハンティングまたはゴルフ用の消費者向けハンドヘルド距離計は、50ドルから200ドル以上まであります。UAVのようなシステムに統合するための商業価格についてはわかりません。

私はいつもこれを試したかった：

UAVに下向きのカメラを取り付けます。品質はほとんど関係ありません。一定の間隔でフレームを取得します。画像のペアを分析して、地面が動いているように見える速度を決定します。アルゴリズムには多くのオプションがあります。ここで、GPS速度（対気速度ではありません！）を指定すると、実際の移動速度と地面の移動速度がわかります。高度0では、（適切にスケーリングされた）見かけの動きは1：1になります。高度を上げると、地面の見かけの速度が遅くなります。