Как выбрать контроллер полета дрона: сравнительный гайд


Всякий раз, когда мы проектируем дрон, самой важной его частью является контроллер полета. Стабильность и функциональность дрона зависят только от контроллера полета. В настоящее время на рынке представлено множество контроллеров полета, поэтому становится очень сложно выбрать контроллер полета. Мы выбираем контроллеры полета дрона на основе того, что мы хотим сделать с дроном. Например, если мы собираемся разработать дрон, который будет сбрасывать некоторые предметы в заданном месте, нам нужно использовать контроллер полета, который может достичь точного местоположения GPS. В этой статье мы собираемся сравнить некоторые контроллеры полета для дронов среднего ценового диапазона.

Руководство по выбору контроллера полета дрона

Что такое контроллер полета?

Контроллер полета — это мозг дрона , который управляет двигателями и ESC в дроне. Это электронная плата, на которой установлены датчики, процессоры, протоколы связи, контакты передатчика. Каждая часть дрона управляется контроллером полета. Он перемещает дрон, изменяя обороты двигателей. Это система управления, которая принимает входные данные от датчиков и заставляет дрон летать соответствующим образом. Целью контроллера полета является стабилизация квадрокоптера во время полета, и для этого он получает сигнал от датчиков и отправляет эти сигналы процессору, а затем передает управляющий сигнал на ESC, и комбинация этих сигналов дает команду ESC выполнить точную настройку скорости вращения двигателей, что в свою очередь стабилизирует летательный аппарат. После обработки эта информация отправляется на ESC, которые, в свою очередь, регулируют скорость вращения каждого двигателя для управления ориентацией полета (рыскание, вправо, влево, вверх, вниз, назад, вперед).

На полетном контроллере установлены датчики, которые регистрируют информацию о малейших изменениях углов ориентации квадрокоптера. Эти сведения передаются в сердце полётного контроллера — микропроцессор, который производит сложные математические расчеты и определяет, с какой скоростью сейчас следует крутится каждому из двигателей. Чем быстрее процессор справляется с вычислениями, тем чаще он считывает данные о текущем положении квадрокоптера с датчиков, а значит быстрее реагирует на малейшее их изменения.

Расположение микропроцессора на контроллере полета дрона

Современные полетные контроллеры квадрокоптеров часто строятся на базе микропроцессоров STM32. На самом процессоре после обозначения STM32 можно прочесть, к какому поколению он относится.

Обозначения микропроцессоров STM32

Обозначение «F1» имеет скорость 72 мегагерца. Это самый медленный процессор. Данный процессор сможет выполнять максимум 2000 расчетов в секунду. Тысячи обозначим буквой «К» = 2К расчетов в секунду. Следующий процессор в линейке — «F3». Он будет делать 4К расчетов в секунду. Микропроцессор «F4» имеет скорость 168 мегагерц и способен обеспечить более 8К расчетов за одну секунду. Процессор F7 имеет скорость 216 мегагерц — выдает 32 К.

Также важным компонентом контроллера полета дрона является датчик MPU, который реализует функции 3-осевого гироскопа, 3-осевого акселерометра и 3-осевого магнитометра, то есть он представляет собой 9-ти осевой IMU сенсор (Inertial Measurement Unit – инерциальный измерительный блок).

Отличие полетных контроллеров заключается не только в типах используемых компонентов, из которых они состоят, но и в устанавливаемом программном обеспечение (прошивках).

Прошивка, на которой работает полетный контроллер – это специальный набор правил и алгоритмов, которые обрабатывает микроконтроллер и без нее мультикоптер не включится и не взлетит. Для каждой прошивки разрабатывается свой поддерживаемый конфигуратор.

Конфигуратор (Configurator) – это программа с графическим интерфейсом, с помощью которой настраивается (включаются и отключаются датчики, меняются параметры PID, подключается внешняя периферия, задаются начальные и максимальные обороты двигателя и тд.) и загружаются прошивка в полетный контроллер.

Одними из самых популярных конфигураторов, с помощью которых можно прошивать и гибко настраивать мультикоптер, являются:

  • Betaflight Configurator;
  • CleanFlight Configurator;
  • Raceflight Configurator.

Существенных отличий в работе между ними нет, за исключением разного интерфейса и поддерживаемых полетных контроллеров

Сравнение контроллеров полета дронов

В таблице ниже мы сравнили некоторые популярные контроллеры полета для дронов которые стоят от $20 до $140.

Тип контроллера полета KK2.1.5 CC3D DGI-NAZA –M LITE  APM 2.8 Pixhawk 2.4.8 DGI-NAZA-M V2
Входное напряжение (постоянный ток) 4,8 В – 6,0 В 4,8В-15,0В

MC- 4.8V-5.5V

VU-7.2V-26.0V

12В – 16В MC:4.8V~5.5V

VU Input: 7.4V ~ 26.0 V

Процессор Atmel 644PA 8 bit AVR STM 32bit with 28 kb flash & 20kb RAM -----------------

ATMEGA2560,

ATMEGA32U-2

32bit STM32F427 Cortex M4 -----------------
Датчики 6050 MCU (acc & gyro ) Acc & gyro sensor Acc, gyro, Barometer, Magnetometer Acc, gyro, Barometer Acc, gyro, Barometer, magnetometer Acc, gyro, Barometer, Magnetometer
Настройка с помощью ПК Не требуется (настраивается кнопками на контроллере) Необходима Необходима Требуется (совместимо с Arduino)

Требуется

(поддерживает Linux/Unix)

Необходима
Тип коптера 2,3,4,5,6,7,8

4, 6

4, 6 4, 6 4, 6 4, 6, 8
Телеметрия (Ext) Нет Нет Да Да Да Да
Карданный подвес Да (кроме октакоптера) Да (только для Quad и Hex) Да (только для Quad и Hex) Да Да Да
Требуется ПК Нет Да Да Да Да Да
Вес (г) 26 25 MC: 25, VU: 20 82 40 MC:27g
PMU:28g
Прошивка Предварительно установленная Open Pilot DJI NAZA Ardu copter Mission Planner DJI NAZA
GPS (внешний) Нет Да Да Да Да Да

Рассмотрим эти типы контроллеров более подробно.

Контроллер полета KK2.1.5

KK2.1.5 имеет встроенную микросхему ATMEL mega 664PA. Это 8-битный микроконтроллер на базе AVR RISC с 64 Кб памяти. Он имеет встроенный акселерометр и гироскоп, 6050 MPU и функцию автоматического выравнивания. Он имеет восемь выходов двигателя на правой стороне платы - мы подключаем ESC здесь. Он имеет 5 входов управления - эти входы подключаются через приемник. Он также имеет один ЖК-дисплей посередине, он будет работать как пользовательский интерфейс для дрона. Его рабочее напряжение составляет от 1,8 В до 5,5 В, а его входное напряжение составляет 4,8-6,0 В.

Контроллер полета KK2.1.5

Его ценовой диапазон составляет от 20 до 22 долларов. Это контроллер полета для новичков, потому что он прост в понимании. Для этого нам не нужны никакие знания программирования. Для этого нам не нужен никакой ПК. Мы можем настроить и настроить этот контроллер полета с помощью кнопок на нем. За очень короткое время мы можем подготовить его к полету. Его соединение с приемником и ESC очень простое. Мы не можем использовать KK2.1.5 для одиночного коптера. Его стабильность полета недостаточно хороша для новичков. Мы можем использовать подвесы для дрона KK2.1.5, а функция подвеса недоступна ни в одном другом контроллере полета в этом ценовом диапазоне. Мы можем использовать подвес только от двухкоптера до шестикоптера. Без подвеса мы можем управлять дроном от двухкоптера до восьмикоптера.

Контроллер полета на дроне

В основном его используют новички. Его стабильность полета очень низкая. В этом случае мы также можем вести наблюдение с помощью камеры, но мы не можем подключить камеру к контроллеру полета. Мы можем механически прикрепить камеру.

Плюсы:

  • Это очень дешевый контроллер полета.
  • Нам не нужен ПК.
  • Нам не требуются никакие знания программирования.

Минусы:

  • Мы не можем добавить какой-либо модуль GPS, датчики и телеметрию к этому контроллеру полета.
  • Не обеспечивает стабильного полета.

Контроллер полета CC3D

Этот контроллер полета также подходит для новичков. Он очень компактен по размеру, поэтому мы можем спроектировать небольшой дрон с его помощью. Мы можем легко запрограммировать его, подключив к компьютеру. Для этого требуется ПК. Он обеспечивает стабильный полет по сравнению с KK2.1.5. Контроллер полета Open pilot CC3D интегрирован с мощным микропроцессором STM32 bit, который работает на скорости 90 MIPS с флэш-памятью 128 КБ и оперативной памятью 20 КБ. Этот контроллер полета оснащен высокопроизводительным 3-осевым акселерометром и гирометром MEM. Система стабилизации камеры поддерживает до 3-осевых креплений камеры со стабилизацией и ручным управлением с любого из настроенных приемников.

Контроллер полета CC3D

Его цена составляет от 14 до 17 долларов. Он очень мал по размеру и выглядит как обычный контроллер полета, но это очень хороший контроллер полета, который обеспечивает очень стабильный полет. Мы также можем использовать GPS в этом контроллере полета, но нам придется установить модуль GPS отдельно. Чтобы использовать его, нам придется взять компьютер и написать в нем программу с помощью программного обеспечения.

Для его использования нам нужен компьютер. Нам нужно запрограммировать этот контроллер полета с компьютера. В CC3D мы получаем большую стабильность, чем в KK2.1.5. Он используется новичками, но поддерживает GPS, благодаря чему мы можем использовать его в приложениях на основе GPS. Дрон SRD 250 V 3 разработан с использованием контроллера полета CC3D.

Дрон SRD 250 V 3

Плюсы:

  • Это очень дешевый контроллер полета.
  • Мы можем добавить модуль GPS к этому контроллеру полета.
  • Обеспечивает стабильный полет по сравнению с KK2.1.5.
  • Поддерживает широкий выбор прошивок с открытым исходным кодом.

Минусы:

  • Мы не можем добавить дополнительные датчики и телеметрию к этой плате.
  • Не обеспечивает стабильного полета при использовании подвесов.

Контроллер полета DGI-NAZA M LITE

DGI-NAZA – M LITE унаследовал высокую надежность и стабильность NAZA-M. Инновационная конструкция «все в одном» упрощает установку и экономит место и вес. Он содержит внутреннее демпфирование, контроллеры, 3-осевой гироскоп, 3-осевой акселерометр и барометр в своем легком и небольшом главном контроллере. Он может измерять высоту полета, положение и, следовательно, может использоваться для автопилота/автоматического управления. Усовершенствованный алгоритм стабилизации положения не только унаследовал выдающуюся стабильность полета продуктов DJI, но и обеспечивает превосходную маневренность. Он более гибкий и стабильный и дает любителям прекрасный опыт полета. Он предлагает три типа режимов управления: GPS Atti. Mode (с модулем GPS), Atti. Mode, Manual Mode. Пилот может переключаться между тремя режимами для достижения различных характеристик полета. Он также может автоматически настраиваться в условиях полета и интеллектуально переключаться между GPS Atti. Mode и Atti. Mode, чтобы убедиться, что полет безопасен и надежен.

Контроллер полета DGI-NAZA M LITE

Модуль GPS plug and play значительно улучшит производительность аэрофотосъемки с точными функциями удержания позиции, возврата домой и интеллектуального управления ориентацией. С модулем GPS мультиротор будет точно удерживать позицию и высоту даже в ветреную погоду. Точность зависания составляет приблизительно 2,5 м по горизонтали и 0,8 м по вертикали.

Это хороший контроллер полета для стабильного полета. Его ценовой диапазон составляет от 5500 до 6000 индийских рупий. Мы можем использовать его только для квадрокоптеров и гексакоптеров. Его лучшая особенность в том, что он не падает, если его батарея разряжена. У него есть режим RTL, который заставляет дрон приземляться обратно с того места, где он взлетает. Этот контроллер полета также поддерживает подвесы. Чтобы использовать его, нам нужно взять компьютер и написать на нем программу с помощью программного обеспечения (DJ Assistant). У него также есть датчик барометра. В NAZA есть проблема: если его приложение установлено в Windows 7, то оно устанавливается легко, но если мы устанавливаем его в Windows 10, то мы сталкиваемся с некоторыми проблемами при установке программного обеспечения.

Он содержит внутреннее демпфирование, контроллеры, 3-осевой гироскоп, 3-осевой акселерометр и барометр в своем легком и маленьком главном контроллере. Он может измерять высоту полета, положение и, следовательно, может использоваться для автопилота/автоматического управления. Он в основном используется для работы автопилота и спортивных полетов, таких как гонки на дронах и т. д.

Плюсы:

  • Это контроллер полета типа «plug and play».
  • Нам не нужно беспокоиться о прошивке.
  • Его поддерживает крупнейшая в мире компания по производству дронов.

Минусы:

  • Программное обеспечение контроллеров полета имеет закрытый исходный код.

Контроллер полета APM 2.8

Он имеет встроенный компас для FPV RC дрона, модуль имеет возможность использовать встроенный компас и внешний компас через перемычку. Он позволяет пользователю поворачивать любое фиксированное винтокрылое устройство. Кроме того, он превращает многороторное транспортное средство (даже автомобили и лодки) в полностью автономное транспортное средство. Между тем, он способен выполнять запрограммированные миссии GPS с путевыми точками. Одной из главных особенностей APM2.8 является то, что он совместим с Arduino. Мы можем программировать его с помощью программного обеспечения Arduino IDE.

Контроллер полета APM 2.8

Его ценовой диапазон составляет от 38 до 40 долларов. Это система автопилота с открытым исходным кодом. Единственная функция, которая у него есть больше, чем у cc3d и kk2.1.5, — это датчик барометра, чтобы дрон мог поддерживать высоту и можно было легко управлять дроном на высоте. Процесс от загрузки программного обеспечения до программирования контроллера полета сложен в DGI. Здесь нам нужно загрузить программное обеспечение планировщика миссий. Плата APM 2.5 не требует сборки и готова к прошивке.

Плюсы:

  • В этот контроллер полета можно добавить внешние датчики, такие как сонар, зуммер, светодиоды.
  • Поддерживает Arduino IDE

Минусы:

  • Проект ArduPilot больше не поддерживает его.

Контроллер полета Pixhawk 2.4.8

Pixhawk 2.4.8 поддерживает 8 каналов RC и 4 последовательных порта. Главной особенностью pixhawk 2.4.8 является поддержка различных пользовательских интерфейсов для программирования и приложений для смартфонов. Он может автоматически настраивать и определять периферийные устройства. Он также поддерживает инструменты программирования, подобные Unix/Linux. Он имеет передовые 32-битные высокопроизводительные процессоры ARM CortexM4; может работать под управлением операционной системы реального времени NuttX RTOS. Он имеет 32-битное ядро ​​STM32F427CortexM4 с FPU 32-битным отказоустойчивым сопроцессором STM32F103. Он поддерживает интерфейсы UART, I2C, SPI, CAN bus и имеет 16-битный гироскоп ST Micro L3GD20H, 14-битный акселерометр/магнитометр ST Micro X4HBA 303H, 3-осевой акселерометр/гироскоп Invensense MPU 6000 и барометрический датчик MEAS MS5607. Это лучший контроллер полета с открытым исходным кодом, поэтому он стал очень популярным среди сборщиков дронов своими руками. Его можно использовать с основными проектами дронов с открытым исходным кодом, ArduPilot и PX4, и это полностью аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом. Это означает, что любой производитель может собирать и продавать платы, но архитектура должна быть одинаковой. На pixhawk есть много портов ввода-вывода, поэтому мы можем легко связывать его с бортовым компьютером, таким как платы Raspberry Pi.

Контроллер полета Pixhawk 2.4.8

Плюсы:

  • Поддерживается крупным проектом с открытым исходным кодом.
  • Мы можем легко подключить его к Raspberry Pi.

Минусы:

  • Это одна из старых плат. Часто показывает ошибку включения, но ее можно легко решить.

Контроллер полета DJI-NAZA MV 2

Naza-M V2 — мощный контроллер полета для энтузиастов, коммерческих и промышленных летчиков. Он прост в установке, прост в настройке и, прежде всего, чрезвычайно стабилен. Поддерживаются девять типов традиционных миксов двигателей, что делает его идеальным для любой установки. 16-точечная наземная станция доступна бесплатно как для iPad, так и для ПК, без проверки серийного номера. Требуется 2,4-гигабитный Bluetooth-канал передачи данных. Naza-M V2 может похвастаться необычайной стабильностью, которую вы ожидаете от всех систем управления полетом DJI, и сочетает ее с непревзойденной маневренностью с GPS и без него. В него встроены автоматическая коррекция курса GPS, а также мониторинг помех GPS и компаса, которые в совокупности обеспечивают более стабильный полет и минимальные магнитные помехи. Вперед на мультикоптере обычно направлен нос, что может сбивать с толку при повороте, но при включенном IOC направление значительно упрощается. Если у шестиротора или восьмиротора, оснащенных Naza-M V2, произойдет отказ двигателя в полете в режиме ориентации или GPS, он сохранит высоту и будет вращаться вокруг остановленного двигателя.

Контроллер полета DJI-NAZA MV 2

Это позволяет ему безопасно вернуться домой и приземлиться. Если соединение между мультикоптером и пультом дистанционного управления будет отключено во время полета, активируется система отказоустойчивости. При условии, что на момент отключения был достаточный сигнал GPS, мультикоптер вернется в точку взлета и автоматически приземлится. Эту функцию также можно запустить вручную с помощью функции One-Key Go-Home, активированной с помощью Assistant. Используя BTU с энергоэффективным Bluetooth, параметры можно регулировать в любое время через смартфон без чрезмерного потребления энергии. Записи о соединениях автоматически сохраняются модулем Bluetooth и защищаются паролем. Параметры могут быть автоматически синхронизированы с облаком и восстановлены немедленно при смене мобильных устройств. Storm SRD 6 использует DJI NAZA V 2 в качестве контроллера полета.

DJI NAZA V 2

Плюсы:

  • Это контроллер полета типа «plug and play».
  • Нам не нужно беспокоиться о прошивке.
  • Его поддерживает крупнейшая в мире компания по производству дронов.

Минусы:

  • Программное обеспечение контроллера полета имеет закрытый исходный код.
(Проголосуй первым!)
Загрузка...
131 просмотров

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *