Как в Betaflight настроить режим GPS Rescue

Режим GPS Rescue («GPS-спасение», аварийный режим) в Betaflight похож на функцию Return to Home («Возвращение домой»). Он разработан, чтобы при помощи GPS доставить ваш дрон обратно к месту запуска и автоматически приземлить его, если видеопоток или радиосигнал стал прерывистым, а также в случае отказа отдельных элементов.

До версии Betaflight 4.4 режим спасения позволял вернуть ваш квадрокоптер близко к точке запуска, но затем вы должны были принять управление на себя, иначе беспилотник просто бы упал на землю. В новой версии Betaflight добавлена возможность приземляться самостоятельно.

Однако аппарат может приземлиться не совсем в том месте, откуда взлетел, точность зависит от вашего GPS-модуля. Как правило, это достаточно близко, обычно с погрешностью в 3-5 метров. Тем не менее, это чрезвычайно полезная функция в Betaflight (особенно при полетах на большие расстояния), которая поможет предотвратить потерю дрона.

Впрочем, аварийный режим в Betaflight следует рассматривать как экспериментальный. Не рассчитывайте каждый раз вернуть свой квадрокоптер обратно, нельзя исключать случая, что вы можете потерять его.

Требования к оборудованию

Если говорить о выборе GPS-модуля, то на рынке предлагается множество вариантов. Мы рекомендуем модели, которые показывают отличные результаты.

• Лучший по производительности – HGLRC M100 Mini.
  Купить со скидкой
• Самый компактный – GOKU GM10 Nano V. 
  Купить со скидкой

Хорошо зарекомендовал себя BN-220 (в среднем он захватывает более 20 спутников за пару минут). Но здесь используется более старый чип M8 с более низкой производительностью. Поэтому модулю BN-220 обычно требуется больше времени, чтобы получить координаты, и он способен увидеть меньше спутников по сравнению с новыми чипами M10.

Если вы хотите приобрести GPS с компасом на борту, то обратите внимание на BN-880. Встроенный компас полезен для таких прошивок, как iNav, но не обязателен для работы режима спасения в Betaflight. Поэтому вы можете ограничиться вариантами, описанными выше, их должно быть достаточно для Betaflight.

Некоторые полетные контроллеры оснащены бортовыми барометрами. В них нет необходимости для работы режима GPS Rescue, но они могут существенно улучшить высотное управление. Барометр используется для вычисления высоты. Если ваш дрон не имеет барометра, то высота может быть определена при помощи GPS, хотя не настолько точно, как при помощи отдельного барометра. В число полетных контролеров со встроенным барометром входят: Rush Digital F722 V2, Speedybee F405 V3 и Speedybee F7 V3.

Важно! Когда вы наносите защитное полимерное покрытие на полетный контроллер, не наносите его на барометр, в котором есть отверстие. Закрытие этого отверстия повлечет за собой неправильную работу барометра.

Компас также необязателен для режима спасения Betaflight, поскольку направление вычисляется при помощи данных GPS. Компас (магнитометр) не следует включать, если вы не откалибровали его и не убедились, что он работает должным образом. Иначе это не поможет, а, напротив, вызовет больше проблем.

Требования к программному обеспечению

Только после выхода Betaflight версии 4.4 в режиме Rescue появилась возможность приземляться самостоятельно. Поэтому, если вам нужна эта функция, вам следует прошить свой полетный контроллер до Betaflight v4.4.

Убедитесь, что акселерометр включен (на вкладке Configuration («Конфигурация») в настройках Betaflight) и что угловой режим (Angle mode) работает должным образом.

И вам следует настроить модуль GPS в Betaflight (данное руководство включает в себя все рекомендации по подключению и базовые настройки).

Чтобы иметь возможность использовать режим GPS Rescue, перед взлетом у вас должно быть захвачено, как минимум, 8 спутников GPS (по умолчанию). Возможно, вам удастся воспользоваться им, имея в арсенале всего 6 спутников. Но чем больше у вас спутников, тем точнее и надежнее будет режим спасения.

Чтобы узнать, сколько у вас GPS-спутников, включите элементы экранного меню GPS Sats.

Как вариант, вы можете проверить это на странице настройки в Betaflight (в разделе GPS на вкладке Setup).

Что происходит, когда активирован режим Rescue Mode?

На видео ниже вы можете посмотреть, как действует режим спасения.

Существуют пять фаз спасения:

1. Подъем.
2. Разворот.
3. Полет домой.
4. Снижение.
5. Приземление.

Подъем (восхождение)

Квадрокоптер набирает заданную высоту (или максимальную высоту во время данного полета).

Разворот

Аппарат поворачивается в сторону дома (места запуска).

Полет домой

Он начинает лететь к точке запуска. Это не будет плавный круиз, он может покачиваться влево и вправо, пытаясь определить направление, но в конце концов он доберется до дома.

Снижение

Дрон зависнет на участке 5 х 5 метров в районе места запуска и начнет медленно снижаться. Плавного спуска не будет. Как показывает опыт, квадрокоптер пытается активно тормозить во время спуска, поэтому в это время двигатели издают пульсирующие звуки.

Приземление

Когда дрон коснется земли, он автоматически отключится. Двигатели остановятся при толчке с поверхностью, а не на высоте.

Как прервать режим Rescue Mode

Если вы активировали режим спасения при помощи аппаратного переключателя, вы можете вернуть управление, отключив этот переключатель, и возобновить полет.

Если он был актирован автоматически в момент сбоя (согласно настройкам отказоустойчивости), следует предпринять следующие шаги.

• Пилот должен сдвинуть джойстики больше чем на 30%, чтобы восстановить управление после того, как радиосвязи вернулась после реального сбоя.
• Качать ручки управления не нужно при наличии переключателя, отвечающего за отказоустойчивость. Просто перезапустите этот переключатель.

Параметры режима GPS Rescue

Настройки режима GPS Rescue доступны на вкладке Failsafe («Отказоустойчивость»).

Чтобы отредактировать настройки, вам нужно сначала выбрать GPS Rescue в разделе Stage 2 – Settings («Этап 2 – Настройки»). Но если вы не готовы использовать режим Rescue в качестве метода обеспечения безопасности, просто измените его обратно на Drop («Бросить»).

Вам необходимо детально настроить параметры Betaflight, чтобы режим спасения работал в соответствии с вашими конкретными настройками и окружающей средой. Если у вас нет понимания, как это сделать, просто оставьте значения по умолчанию, которые предназначены преимущественно для 5-дюймового дрона, летающего вольным стилем.

Далее мы приведем некоторые разъяснения этих настроек, чтобы дать вам общее представление о их предназначении.

Все эти настройки доступны в CLI (интерфейс командной строки). Введите «get gps_rescue», и вы получите полный список параметров, связанных с GPS-спасением. Но их проще изменить в графическом интерфейсе (на вкладке Failsafe).

Angle («Угол») – это максимальный угол наклона дрона в градусах. При сильном ветре может потребоваться больший угол для достижения желаемой скорости. Это особенно верно для компактных квадрокоптеров. Однако, если угол слишком крутой, дрону будет трудно удержаться в воздухе. Но это также зависит от мощности квадрокоптера. Если вы задаете большой угол, то можете зайти слишком далеко, и результат будет непредсказуем.

Если вы не уверены, просто оставьте значение по умолчанию и испытайте, как это работает на практике.

Вам необходимо включить акселерометр и правильно откалибровать/отрегулировать его для точной работы. Если ваш акселерометр неисправен, у вас может неправильно работать режим спасения. Проверьте, выполнив полет в угловом режиме.

Итак, для 5-дюймового дрона оставьте 40 по умолчанию 40.

Initial Altitude («Начальная высота», в метрах). Этот показатель определяет, на какой минимальной высоте относительно точки взлета беспилотник возвращается домой. Это должно быть достаточно высоко, чтобы не сталкиваться с деревьями, зданиями и линиями электропередач. Но не слишком высоко, так как для подъема потребуется много времени и слишком много заряда батареи. В нашем примере высота увеличена до 50 метров, поскольку здесь есть несколько высоких деревьев и холмов.

Descend Distance («Расстояние снижения», в метрах). Указывает, на каком расстоянии от дома наш беспилотник начинает снижаться. Мы оставили его по умолчанию.

Minimum distance to home («Минимальное расстояние до дома», в метрах). Указывается минимальное расстояние до дома, когда разрешен режим спасения. В Betaflight 4.4 есть жесткое ограничение: 20 метров при высоте 2 метра, ниже этого значения установить нельзя.

Оставляем значение по умолчанию, 30 м.

Ground speed («Скорость относительно земли», метры в секунду). Обратите внимание, что при вводе этого значения в графическом интерфейсе единица измерения отличается от интерфейса CLI (здесь она измеряется в см/с). Это скорость, с которой квадрокоптер движется в аварийном режиме. Скорость по умолчанию 5 м/с равна 18 км/ч. По нашему мнению, это слишком медленно, поэтому ее лучше удвоить до 10 м/с, что составляет 36 км/ч. Направление движения дрона будет более точным и обновляться быстрее при более высокой скорости (когда компас не используется, а ориентация определяется GPS). Не устанавливайте скорость ниже 2 м/с, иначе ориентация не будет работать.

Throttle minimum, Throttle maximum, Throttle hover («Минимум газа», «Максимум газа», «Газ в положении зависания»). Это минимальные, максимальные значения газа и значения газа для зависания, которые вы хотите использовать в режиме спасения. Установите максимум, чтобы квадрокоптер не двигался рывками и слишком быстро (это значение должно быть выше, чем значение для зависания). Установите минимум, чтобы пропеллеры вращались с умеренной скоростью (значение должно быть ниже, чем для зависания).

Вам необходимо определить точное значение для позиции зависания. Проверьте свой квадрокоптер в полете и посмотрите, на каком именно значении газа он зависает (достаточном, чтобы удержать дрон на плаву). Можно говорить без преувеличения, что каждый квадрокоптер уникален. Используйте элемент экранного меню Throttle % (уровень газа в процентах), чтобы получить точное значение, а не просто гадать. Правильное значение должно привести к тому, что квадрокоптер будет едва заметно набирать высоту в режиме зависания. Если значения окажутся слишком низкими, дрон упадет раньше времени при спасении.

Ascend rate, Descend rate («Скорость подъема», «Скорость спуска», метры в секунду). Названия говорят сами за себя. Отрегулируйте значения в зависимости от окружающей среды, погодных условий и мощности вашего беспилотника. Мы рекомендуем просто оставить настройки по умолчанию, которые очень хорошо работают с 5-дюймовыми моделями. Если вы используете литий-ионные аккумуляторы или литий-полимерные батареи с низким рейтингом C, то есть смысл выставить более низкую скорость подъема.

Minimum Satellites («Минимальное количество спутников»). Ваш квадрокоптер не включится, если у GPS меньше спутников, чем указано в этом пункте. Для надежного аварийного режима рекомендуемое количество спутников – 8. Хотя 5 или 6 спутников могут тоже работать, но сигналы будут прерывистыми. Захват 10-20 спутников занимает всего минуту или две, поэтому мы просто оставляем значение по умолчанию, то есть 8.

Обратите внимание: если вы взлетите прежде чем будет достигнуто минимальное число спутников, GPS-модуль не будет знать, где точно находится место запуска. Чем больше спутников, тем точнее будет определено местоположение. Вы можете уменьшить количество спутников, но точность определения позиции запуска снизится.

Allow arming without fix («Разрешить запуск без фиксации»). Включая эту опцию, вы все равно можете запустить двигатели квадрокоптера, даже если количество связанных спутников меньше «Минимального количества спутников». Вы вполне можете включить эту функцию, потому что она более гибкая. Вам не придется ждать, если вы просто хотите немного полетать в знакомой местности. Но всякий раз, когда вы летаете в новом месте, над водой или ныряете со скалы, лучше подождать захвата всех спутников.

Внимание! Аварийный режим GPS не будет работать в случае, если вы не установите связь со спутниками до запуска дрона (потому что он не будет знать «домашнюю» позицию).

Если вы испытываете проблемы с захватом необходимого числа спутников (или это занимает слишком много времени), значит, производительность вашего GPS-приемника недостаточна. Возможно, вам следует купить новый GPS-модуль. Они стоят 10-15 долларов, поэтому это неплохая инвестиция для защиты аппарата за 300 долларов.

Altitude Mode («Режим высоты»). Этот параметр определяет высоту, на которой квадрокоптер возвращается домой.

• Максимальная высота – это наибольшая высота, на которой ваш дрон находился во время полета.
• Фиксированная высота – это просто значение, определяемое пользователем.
• Текущая высота – это та высота, на которой находился коптер, когда был активирован режим GPS Rescue.

Выбор зависит от окружающей обстановки. На наш взгляд, максимальная высота, вероятно, является самым безопасным вариантом. Но если в этом полете вы летаете слишком высоко, вы тратите больше энергии на подъем обратно на ту высоту, когда активирован режим спасения.

Sanity Checks («Проверка работоспособности»). Если установлено значение ON («Включено»), то постоянно отслеживаются условия режима GPS-спасения, например:

• подключен ли GPS?
• получаем ли мы достаточное количество спутниковых сигналов?
• находимся ли мы на расстоянии хотя бы 100 метров от дома? (расстояние можно изменить).
• приближаемся ли мы к точке запуска и не наткнулись ли на препятствие?

Если какое-либо из этих условий не будет выполнено, режим спасения будет прерван, а ваш коптер просто отключится и упадет на землю. Поэтому это не идеальный вариант, если вы летаете над рискованными местами, такими как океан или горы, но в обычных условиях эту опция должна быть включена из соображений безопасности.

Онлайн-справочник Betaflight Wiki также рекомендует установить для Sanity Checks значение Failsafe Only («Только для защитной функции при сбоях»), если во время тестирования у вас возникли проблемы с включенной опцией. В этом случае проверка работоспособности будет отключена, если режим спасения активирован переключателем, но включена при срабатывании Failsafe. Мы рекомендуем выбрать именно этот вариант настройки.

Довольно рискованно совсем отключать проверку работоспособности, поскольку дрон может улететь неизвестно куда. В Betaflight 4.4 теперь существует ограничение в 20 секунд сбоя работоспособности, даже если все проверки работоспособности отключены. Это вопрос безопасности. Никогда не летайте, когда все проверки работоспособности отключены.

Как активировать режим GPS Rescue

Существует два способа активировать аварийный режим GPS. Либо через Failsafe (отказоустойчивость, то есть защитную функцию при сбоях), либо при помощи аппаратного переключателя на вашем передатчике.

Полезно назначить переключатель для активации GPS-спасения. В таких ситуациях, как потеря верного направления (например, при полете на линии прямой видимости), или если ваша FPV-система перестает работать, вы можете активировать аварийный режим вручную.

В конфигураторе Betaflight зайдите на вкладку Modes (Режимы) и добавьте AUX-канал для режима GPS Rescue.

Но мы считаем, что лучшим вариантом использования режима спасения является Failsafe. По умолчанию ваш квадрокоптер просто падает на землю, когда срабатывает отказоустойчивость. Как было бы здорово, если бы он мог вернуться домой, как дрон DJI! Это можно сделать следующим образом.

Чтобы настроить режим спасения для FailSafe, перейдите на соответствующую вкладку в конфигураторе Betaflight. Если вкладка Failsafe не отображается, вам необходимо сначала включить опцию Expert Mode («Экспертный режим»), которая находится вверху, рядом с кнопкой Update Firmware («Обновить прошивку»).

Ваш дрон переходит в режим отказоустойчивости, когда вы теряете радиосигнал.

В режиме Failsafe имеется две стадии. Сначала дрон переходит в первую стадию 1 (Stage 1), где он будет находиться всего секунду (Guard Time/Защитный интервал, который можно изменить в настройках) перед тем, как перейти на вторую стадию. Это сделано для того, чтобы подождать, возвращения сигнала, в этом случае вы вновь сможете управлять дроном. На Стадии 1 вы также можете делать разные вещи, например, резервирование каналов (установка для каждого канала определенных значений).

Если сигнал не возобновится во время первого этапа, дрон перейдет на стадию 2, которая представляет собой GPS-спасение. И, согласно опции GPS Rescue, ваш квадрокоптер должен теперь лететь домой.

Очень неплохо, если среди методов Failsafe есть возможность установить GPS Rescue. Но он подходит не всем пилотам, поскольку его использование во многом зависит от окружающей обстановки. К примеру, не следует использовать режим GPS Rescue, если вы летаете в лесу, в заброшенных зданиях, на стадионе или в гараже. Представьте себе, что ваш дрон потерял канал управления, находясь под деревом или внутри здания. Ваш отказоустойчивый режим сработает, и режим спасения немедленно отправит ваш коптер в ветки или потолок, что совсем ему не на пользу.

Если у вас нет фиксированной связи с достаточным числом GPS-спутников, в случае срабатывания функции Failsafe квадрокоптер, скорей всего, просто упадет на землю.

Резервирование канала газа

Для опции Channel Fallback («Резервирование канала») по умолчанию выставлено значение Auto («Автоматически»). Эта настройка сбрасывает газ (Throttle) до нуля при активации Стадии 1 режима Failsafe. Когда вы меняете Этап 2 Failsafe на значение GPS Rescue, то при активации этой функции (при потере радиосвязи) двигатели на мгновение остановятся, как задано параметром Guard Time (1,5 секунды по умолчанию в BF4.4). Это может дестабилизировать дрон, пока он переходит в режим спасения. Betaflight будет думать, что не все в порядке, поскольку проверки работоспособности не выполняются. В итоге беспилотник просто падает на землю.

Обходным решением может быть смена параметра «Резервирование канала газа» с дефолтного Auto на Hold («Удержание»), чтобы значение газа удерживалось в последнем заданном положении в течение периода Guard Time. Таким образом, вы сможете избежать остановки двигателей.

Можно сделать лучше: выставить газ на значение газа при зависании, отцентрировать все ручки крена/тангажа/рыскания и перевести дрон в угловой режим. При срабатывании защиты от сбоев, квадрокоптер просто выравнивается и остается в этом положении до тех пор, пока не включится режим спасения (если радиосигнал не вернется).

Никогда не устанавливайте газ на ноль на Стадии 1 режима Failsafe.

Как протестировать режим GPS Rescue

Вот как можно проверить работу режима GPS-спасения.

Прежде всего назначьте переключатель для режима GPS Rescue и убедитесь, что он может на самом деле доставить ваш дрон домой, как и задумано. Если что-то пойдет неправильно, переведите переключатель в начальное положение, чтобы вернуть себе полный контроль над беспилотником.

Следующим шагом будет назначение переключателя для функции Failsafe на вкладке «Режимы» в Betaflight. Он будет полностью эмулировать режим отказоустойчивости в Betaflight (как будто вы на самом деле потеряли сигнал радиоуправления). Это гораздо безопаснее, чем выключать радиопередатчик для тестирования. К тому же, вы можете отключиться при помощи переключателя в любой момент, когда захотите.

Имейте в виду, что это предназначено только для тестирования режима GPS Rescue. После того, как вы закончите тестирование, вам следует удалить его на вкладке режимов.

Удалите все пропеллеры с двигателей, перейдите на вкладку Modes («Режимы») и проверьте, активируется ли режим Failsafe при помощи переключателя. В этот момент ваш дрон перейдет в режим GPS-спасения, а радиоуправление будет заблокировано. Затем проверьте, можете ли вы отключить режим Failsafe и вернуть себе контроль.

Во время стендовых испытаний (с подключенным USB-кабелем) окно режима спасения не станет желтым, как в других режимах. Это нормально, если маленькая желтая полоска может перемещаться в диапазоне активации.

На экранном меню полезно иметь информацию, связанную с GPS. Она поможет вам понять, что делает ваш квадрокоптер. Вы также можете включить Flight Mode («Режим полета»): на нем будет написано RESC, когда активирован режим спасения, Air («Воздух»), когда ваш дрон находится в ручном режиме, и Angle, когда он находится в угловом режиме автовыравнивания.

 

А теперь проведите испытания в открытом поле, где нет людей и препятствий.

Проверьте через экранное меню, что вы захватили достаточное количество спутников перед запуском дрона.

Летайте по прямой линии, на дистанцию 100-200 метров от точки запуска.

Активируйте режим Failsafe, используя переключатель. Вскоре ваш дрон должен перейти в режим GPS-спасения (режим полета отображается в экранном меню).

Обратите внимание на стрелку «домой» в экранном меню Betaflight. Если она направлена ​​вверх, это означает, что вы летите домой. Если она направлена вниз, значит, вы удаляетесь от дома. Вначале стрелка может указывать неправильное направление, это нормально. Просто убедитесь, что дрон не летит в абсолютно противоположную сторону.

Вы можете выйти из режима Failsafe, щелкнув переключатель в любой момент, и возобновить полный контроль. Если вы не отключите его, то дрон полетит домой. Когда коптер достигнет исходной точки, он зависнет на короткое время и начнет медленно опускаться. При этом двигатели будут пульсировать, пока аппарат не ударится в землю и отключится автоматически.

Повторяйте процедуру снова и снова, пока у вас не появится чувство уверенности, что функция работает должным образом.

Завершив тестирование, удалите Failsafe со вкладки «Режимы».

Рекомендации

Лучшее место для размещения GPS-модуля

Убедитесь, что керамическая патч-антенна GPS имеет чистый обзор неба для захвата спутников и ее ничего не закрывает. Ослабить GPS-сигнал могут различные преграды, особенно проводящие материалы, такие как углеродное волокно, электрические провода и металл.

Избегайте электромагнитного излучения от других электрических компонентов вашего дрона. Наиболее распространенными источниками радиочастотных помех, мешающих работе GPS-модуля, являются HD-камера и видеопередатчик. Установите ваш GPS-модуль как можно дальше от этих устройств.

Советы от разработчиков Betaflight

«Мы рекомендуем 10 спутников. И подождите 30 секунд после того, как вы захватите эти 10 спутников, чтобы стабилизировать высоту перед взлетом.

Всегда проверяйте нормальную работу режима GPS Rescue в начале критического полета, тестируя переключатель отказоустойчивости. Установите переключатель для мгновенного перехода на Стадию 2. Вы можете войти в режим GPS-спасения и выйти из него с помощью переключателя с немедленным включением и выключением. Убедитесь, что квадрокоптер разворачивается, летит по направлению к дому и делает правильные действия до того, как вы отлетите настолько далеко, что может произойти сбой радиосвязи и сработать режим отказоустойчивости.

ВСЕГДА ПРОВЕРЯЙТЕ, что после взлета стрелка «домой» указывает прямо назад к дому! Иногда, если вы взлетаете и вращаетесь во время запуска или сразу при взлете, информация о местоположении дрона может быть искажена. И стрелка «домой» может указывать неверный путь. Старайтесь запускать дрон аккуратно и лететь от дома по прямой линии с умеренной скоростью сразу после взлета. Внимательно следите за «домашней» стрелкой и убедитесь, что она вскоре начнет указывать верное направление. Если при возникновении аварийной ситуации стрелка «домой» указывает не в ту сторону, то режим GPS Rescue отправит дрон в неправильном направлении, и в некоторых случаях вы можете потерять свой летательный аппарат».

Неправильное направление в режиме спасения?

Даже не имея компаса, ваш дрон все равно может определять направление, используя координаты GPS. Когда коптер летит вперед, он может рассчитать, в какую сторону он движется, сравнивая текущее положение с предыдущим. Вот почему вначале ваш дрон может блуждать или даже лететь в неправильном направлении, но в конечном итоге он должен исправить курс. Если у вашего GPS слабый сигнал или он обновляется слишком медленно, коррекция может занять больше времени.

Если вы используете компас, но ваш дрон летит в неверном направлении, тогда, быть может, проблема заключается в компасе, или он не откалиброван должным образом. В этом случае отключите магнитометр (компас) и попробуйте снова. Если сейчас все работает, то именно компас вызывал проблему.

Если во время аварийного режима ваше рыскание прерывистое, возможно, ваш GPS обновляется слишком медленно (например, 1 Гц), попробуйте увеличить частоту до 5 Гц или даже до 10 Гц.

Не используйте программный порт Softserial

Остерегайтесь использовать программный порт Softserial для GPS, поскольку он поддерживает скорость передачи данных только до 19200 бод, а при скорости 9600 бод GPS-модуль просто недостаточно надежен для определения координат. Лучше всего использовать аппаратный последовательный порт (любые контакты передатчика TX и приемника RX на полетном контроллере) и установить скорость передачи данных не менее 57600.