Датчики відстані (далекодобива)

Датчики відстані надають вимірювання відстані, які можуть бути використані для слідування за місцевістю, утримання на місці (тобто точне зависання для фотографії), покращення поведінки при посадці (умовна допомога в діапазоні), попередження про регуляторні висотні обмеження, запобігання зіткненням тощо.

This section lists the distance sensors supported by PX4 (linked to more detailed documentation), and provides information about the generic configuration required for all rangefinders, testing, and simulation with Gazebo or Gazebo-Classic. Додаткову інформацію щодо налаштування та конфігурації надається в темах, посилених нижче (та в бічній панелі).

Підтримувані дальномери

ARK Flow

ARK Потік - це модуль сенсора відкритого коду Time-of-Flight (ToF) та оптичного потоку, який здатний вимірювати відстані від 8 см до 30 м. Він може бути підключений до контролера польоту через свій порт CAN1, що дозволяє підключати додаткові датчики через свій порт CAN2. Підтримує DroneCAN, працює з Прошивкою PX4 DroneCAN та упакований у крихітний форм-фактор.

Лідар Holybro ST VL53L1X

VL53L1X - це передовий лазерно-вимірювальний сенсор часу польоту (ToF), який покращує продуктову лінійку ST FlightSense™. Це найшвидший мініатюрний датчик ToF на ринку з точним вимірюванням до 4 м і швидкою частотою вимірювання до 50 Гц.

Він поставляється з роз'ємом JST GHR 4 pin, який сумісний з портом I2C на Pixhawk 4, Pixhawk 5X та іншими контролерами польоту, які відповідають Стандарту роз'ємів Pixhawk).

Lidar-Lite

Lidar-Lite - це компактний, високопродуктивний оптичний дальніметр для вимірювання відстані. Він має діапазон сенсора від (5см - 40м) і може бути підключений до портів PWM або I2C.

MaxBotix I2CXL-MaxSonar-EZ

Дальність MaxBotix I2CXL-MaxSonar-EZ має кілька досить короткодіючих датчиків відстані на основі сонару, які підходять для допомоги при зльоті/посадці та уникнення зіткнень. Ці можуть бути підключені за допомогою порту I2C.

Дальномери активовані за допомогою параметра SENS_EN_MB12XX.

Лідари Lightware

Лідар Lightware SFxx надає широкий спектр легких "лазерних альтиметрів", які підходять для багатьох додатків дронів.

PX4 підтримує: SF11/c та SF/LW20. PX4 також може бути використаний з наступними припиненими моделями: SF02, SF10/a, SF10/b, SF10/c.

Others may be supported via the RaccoonLab Cyphal and DroneCAN Rangefinder Adapter described below.

PX4 також підтримує LightWare LiDAR SF45 Обертовий Лідар для застосувань у запобіганні зіткнень.

Дальніміри TeraRanger

TeraRanger надає ряд легких сенсорів вимірювання відстані на основі інфрачервоної технології часу польоту (ToF). Вони зазвичай швидші і мають більший діапазон, ніж ехолокатори, і менші та легші, ніж системи на основі лазера.

PX4 підтримує наступні моделі, підключені через шину I2C: TeraRanger One, TeraRanger Evo 60m та TeraRanger Evo 600Hz.

Стандартний радарний висотомір Ainstein US-D1

Стандартний радіолокатор висоти US-D1 від Ainstein - це компактний мікрохвильовий дальномер, який був оптимізований для використання на БПЛА. Він має діапазон виявлення близько 50м. Особливі переваги цього продукту полягають в тому, що він може ефективно працювати в усіх погодних умовах і на всіх типах місцевості (включаючи воду).

LeddarOne

LeddarOne - це невеликий модуль Lidar з вузьким, але розсіяним променем, який пропонує відмінний загальний діапазон виявлення та продуктивність в міцному, надійному та економічному пакеті. Він має діапазон відчуття від 1 см до 40 м і потребує підключення до шини UART/серійного порту.

TFmini

Лідар Benewake TFmini - це крихітний, недорогий та енергоефективний лідар з дальністю 12 м.

PSK-CM8JL65-CC5

Датчик відстані ІЧ вимірювання Lanbao PSK-CM8JL65-CC5 ToF є дуже малий (38 мм х 18 мм х 7 мм, <10 г) датчик відстані з діапазоном від 0,17 м до 8 м і роздільною здатністю у міліметрах. Він повинен бути підключений до шини UART/серійного порту.

Авіоніка Анонімний UAVCAN Лазерний Альтиметр Інтерфейс

Інтерфейс лазерного альтиметра Avionics Anonymous UAVCAN дозволяє підключати кілька поширених дальномерів (наприклад, Lightware SF11/c, SF30/D тощо) до шини CAN через DroneCAN, інтерфейс, що є надійнішим, ніж I2C.

RaccoonLab Cyphal and DroneCAN Rangefinder Adapter

The RaccoonLab Cyphal and DroneCAN Rangefinder Adapter allows several common rangefinders to be connected to the CAN bus via Cyphal or DroneCAN, providing a more robust interface than I2C or UART. This adapter efficiently reads measurements via I2C or UART and publishes range data in meters, making it a versatile solution for UAVs, robotics, and technical documentation applications.

Supported rangefinders include:

• LightWare LW20/C
• TF-Luna
• Garmin Lite V3
• VL53L1CB

RaccoonLab Cyphal and DroneCAN µRANGEFINDER

RaccoonLab µRANGEFINDER is designed to measure distance and publish it via Cyphal/DroneCAN protocols. It can be used to estimate precision landing or object avoidance.

Features:

• VL53L1CBV0FY-1 sensor
• Input voltage sensor
• CAN connectors: 2 UCANPHY Micro (JST-GH 4).

Configuration/Setup

Дальні вимірювачі зазвичай підключаються до порту або послідовного (PWM), або I2C (залежно від драйвера пристрою), і активуються на порту шляхом встановлення певного параметра.

Апаратне та програмне забезпечення, яке специфічне для кожного датчика відстані, описано в їхніх окремих темах.

Загальна конфігурація, яка є спільною для всіх відстанційних датчиків, охоплюючи як фізичне налаштування, так і використання, наведена нижче.

Загальна конфігурація

Загальна конфігурація дальномера вказується за допомогою параметрів EKF2_RNG_*. Ці включають (не вичерпно):

• EKF2_RNG_POS_X, EKF2_RNG_POS_Y, EKF2_RNG_POS_Z - зміщення дальномера від центру ваги транспортного засобу в напрямках X, Y, Z.
• EKF2_RNG_PITCH - Значення 0 градусів (типове) відповідає тому, що дальномер точно вирівняний з вертикальною віссю літального апарата (тобто прямо вниз), тоді як 90 градусів показує, що дальномер спрямований вперед. Проста тригонометрія використовується для обчислення відстані до землі, якщо використовується ненульовий кут нахилу.
• EKF2_RNG_DELAY - приблизна затримка даних, що надходять до оцінювача від датчика.
• EKF2_RNG_SFE - Масштабування шуму, залежного від дальномера.
• EKF2_RNG_NOISE - Шум вимірювання для об'єднання дальномера

Тестування

Найлегший спосіб перевірити дальномер - змінювати діапазон і порівнювати зі значеннями, виявленими PX4. Нижче наведено деякі підходи до отримання виміряного діапазону.

Інспектор MAVLink QGroundControl

Інспектор MAVLink QGroundControl дозволяє переглядати повідомлення, відправлені з апарату, включаючи інформацію DISTANCE_SENSOR від дальномера. Основна відмінність між інструментами полягає в тому, що інструмент Аналізувати може побудувати значення на графіку.

:::note Повідомлення, які надсилаються, залежать від конфігурації транспортного засобу. Ви отримаєте повідомлення лише, якщо підключений транспортний засіб має встановлений дальніомір і публікує значення сенсора DISTANCE_SENSOR. :::

Для перегляду виводу дальномера:

1. Відкрийте меню Q > Вибір Інструменту > Інструменти Аналізу:

   

2. Виберіть повідомлення DISTANCE_SENSOR, а потім встановіть прапорець графіку проти current_distance. Інструмент потім побудує результат:

Консоль QGroundControl MAVLink

Ви також можете використовувати QGroundControl MAVLink Console, щоб спостерігати за темою uORB distance_sensor:

listener distance_sensor 5

:::note Консоль QGroundControl MAVLink працює при підключенні до Pixhawk або інших цілей NuttX, але не до Симулятора. На симуляторі ви можете виконувати команди безпосередньо в терміналі. :::

Для отримання додаткової інформації див.: Розробка > Налагодження/Журналювання> Налагодження датчика/Теми за допомогою команди слухача.

Simulation

Gazebo Simulation

Lidar and sonar rangefinders can be used in the Gazebo simulator. Для цього вам потрібно запустити симулятор, використовуючи модель автомобіля, яка включає дальномір.

Downward facing sensors that write to the DistanceSensor UORB topic can be used to test use cases such as landing and terrain following:

• Quadrotor(x500) with 1D LIDAR (Down-facing)

  make px4_sitl gz_x500_lidar_down

Front-facing sensors that write to ObstacleDistance can be used to test Collision Prevention:

• Quadrotor(x500) with 2D LIDAR

  make px4_sitl gz_x500_lidar_2d

• Quadrotor(x500) with 1D LIDAR (Front-facing)

  make px4_sitl gz_x500_lidar_front

Класичний симулятор Gazebo

Лідар та сонарні дальномери можуть бути використані в симуляторі Gazebo Classic. To do this you must start the simulator using a vehicle model that includes the rangefinder.

Модель оптичного потоку ірису включає лідарний дальномер:

make px4_sitl gazebo-classic_iris_opt_flow

Тайфун_h480 включає в себе зондовий дальномер:

make px4_sitl gazebo-classic_typhoon_h480

Якщо вам потрібно використовувати інше транспортний засіб, ви можете включити модель у файл конфігурації. Ви можете побачити, як у відповідних файлах конфігурації Iris та Typhoon:

• iris_opt_flow.sdf

    <include>
      <uri>model://lidar</uri>
      <pose>-0.12 0 0 0 3.1415 0</pose>
    </include>
    <joint name="lidar_joint" type="revolute">
      <child>lidar::link</child>
      <parent>iris::base_link</parent>
      <axis>
        <xyz>0 0 1</xyz>
        <limit>
          <upper>0</upper>
          <lower>0</lower>
        </limit>
      </axis>
    </joint>

• typhoon_h480.sdf

    <include>
      <uri>model://sonar</uri>
    </include>
    <joint name="sonar_joint" type="revolute">
      <child>sonar_model::link</child>
      <parent>typhoon_h480::base_link</parent>
      <axis>
        <xyz>0 0 1</xyz>
        <limit>
          <upper>0</upper>
          <lower>0</lower>
        </limit>
      </axis>
    </joint>