Добавление GPS-модуля в FPV дрон — это серьезное улучшение, которое значительно расширяет возможности устройства и делает полеты более безопасными и удобными. Так же мы получаем множество полезных функций, которые могут пригодиться как новичкам, так и опытным пилотам. Особенно это может быть важно в связи с выходом новой прошивки Betaflight 4.6, в которой анонсированы такие функции как удержание высоты и удержание положения.
Но не будем забегать вперед и начнем все по порядку. Для начала нас ждет установка и настройка GPS на примере модуля HGLRC M80PRO.
Выбор модуля GPS для FPV дрона
Выбор GPS-модуля зависит от задач, которые вы ставите перед дроном. Для любительских полетов подойдут бюджетные модели с поддержкой GPS и ГЛОНАСС, такие как BN-220 или GOKU GM10 Nano V3. Для профессионального использования, особенно в условиях, где важна высокая точность, лучше выбирать модули с поддержкой GNSS (Global Navigation Satellite System) или RTK. При выборе также стоит учитывать размер модуля, интерфейс подключения и наличие дополнительных функций, таких как компас, барометр или защита от помех.
GPS-модули для FPV дронов бывают разных типов и отличаются по характеристикам, функциональности и совместимости. Вот основные виды и их отличия:
По типу навигации:
- GPS: Стандартный модуль, который работает с американской спутниковой системой GPS. Подходит для большинства задач, но может быть менее точным в сложных условиях (например, в городах с высокими зданиями).
- GNSS (Global Navigation Satellite System): Более продвинутые модули, которые поддерживают несколько спутниковых систем, включая GPS (США), ГЛОНАСС (Россия), Galileo (Европа) и BeiDou (Китай). Такие модули обеспечивают более высокую точность и надежность, так как используют больше спутников.
- RTK (Real-Time Kinematic): Высокоточные модули, которые используются для профессиональных задач, таких как картографирование или точное земледелие. Они обеспечивают точность до нескольких сантиметров, но требуют дополнительного оборудования и более сложной настройки.
По интерфейсу подключения:
- UART (Serial): Самый распространенный интерфейс для подключения к полетному контроллеру. Подходит для большинства современных GPS-модулей.
- I2C: Реже встречается, используется в некоторых компактных модулях.
По дополнительным функциям:
- Компас (магнитометр): Некоторые GPS-модули (например, BN-880, BN-220) имеют встроенный компас, который помогает дрону определять направление. Это важно для функций, таких как "Возврат домой" (RTH) и "Удержание позиции" (Position Hold).
- Барометр: Модули с барометром измеряют высоту fpv дрона с помощью давления воздуха.
- Защита от помех: Некоторые модули (например, M8N) имеют защиту от электромагнитных помех, что полезно при установке рядом с мощными электронными компонентами.
Для своей сборки мы выбрали модуль HGLRC M80PRO, который имеет чип QMC5883, помогающий быстро определить местоположение дрона.
Рассмотрим характеристики:
- Питание: 5 В
- Антенна: керамическая антенна
- Формат приема: GPS, ГЛОНАСС (Российская спутниковая система навигации), GALILEO (европейская спутниковая система навигации), QZSS (японская спутниковая система позиционирования), SBAS, BDS (китайская глобальная спутниковая система навигации).
- Приемный канал: 72 поисковых канала
- Компас: QMC5883
- Скорость: 115200dps
- Выходной протокол: UBLOX
- Динамические характеристики: Максимальная высота: 50000 м
- Максимальная скорость: 500 м/с
- Рабочая температура: -40℃-+85℃
- Температура хранения: -40℃-+105℃
- Размер: 25 мм х 25 мм х 8,3 мм
- Вес: 12,5 г
Как мы видим наш GPS модуль HGLRC M80PRO имеет большую функциональность и может работать в различных системах навигации, что повышает точность определения координат. Приступим к подключению модуля к FPV дрону.
Подключение GPS модуля HGLRC M80PRO к FPV дрону
Подключение GPS-модуля к FPV дрону — это важный этап сборки, который требует внимания к деталям, чтобы обеспечить корректную работу системы.
Первым шагом является подключение GPS-модуля к полетному контроллеру:
- GPS RX – FC TX
- GPS TX – FC RX
- GPS 5V – FC 5V
- GPS GND – FC GND
- GPS SDA – FC SDA (если GPS имеет компас/барометр)
- GPS SCL – FC SCL (если GPS имеет компас/барометр)
Важно правильно подключить TX модуля к RX полетного контроллера и наоборот, чтобы обеспечить корректный обмен данными. В нашем случае модуль имеет встроенный компас (магнитометр), его требуется подключить через отдельный интерфейс - I2C.
Размещение GPS-модуля на дроне играет ключевую роль в его эффективной работе. Модуль не стоит устанавливать внутри рамы, чтобы минимизировать помехи от электронных компонентов, таких как видеопередатчик, приемник или батарея. Для нашей рамы MARK IV мы изготовили удобную модель корпуса для GPS модуля - скачать можно по ссылке.
Антенна модуля должна быть направлена вверх. Для защиты от вибраций, которые могут влиять на точность, модуль часто крепят с помощью мягкой прокладки или демпфера.
После подключения необходимо настроить GPS-модуль в программном обеспечении полетного контроллера. Загружаем Betaflight Configurator и переходим во вкладку порты.
Нам требуется выбрать соответствующий UART-порт установить датчик GPS и выбрать скорость передачи данных. Если скорость передачи данных указана неверно, полетный контроллер не сможет получать корректную информацию от GPS.
Далее во вкладке конфигурация требуется активировать функцию GPS.
Далее переходим во вкладку GPS и выберем UBLOX в качестве протокола, который является стандартом для большинства GPS, включим автоматическую настройку, включим использовать Galileo - это повышает точность позиционирования. Далее требуется влючить Установить точку "Дом", чтобы предотвратить сброс домашнего местоположения с каждым циклом включения/разрядки и выбрать автоматическое определение, чтобы повысить точность позиционирования. Далее Сохранить и перезагрузить.
Если модуль имеет встроенный компас, его также нужно активировать и откалибровать во вкладке Система. Калибровка компаса выполняется путем вращения дрона вокруг всех осей, чтобы система могла корректно определить ориентацию в пространстве.
После настройки индикатор GPS в верхней части конфигуратора должен загореться, указывая на связь с полетным контроллером. Красный значок означает, что GPS работоспособен, но спутники не обнаружены, а желтый значок указывает на успешное обнаружение GPS.
Получение GPS координат требует не менее четырех спутников и может занять несколько минут.
Когда вы впервые включаете модуль GPS в новом месте, поиск спутников всегда занимает больше времени, это называется «холодным пуском». Последующие запуски, как правило, быстрее, так как модуль запоминает спутниковые позиции (например, при замене батареи).
Настройка отображения GPS данных на пульте управления
Ранее мы уже рассказывали как настроить отображение телеметрии на пульте управления.
Но в этом случае имеются некоторые особенности.
Заходим в модели пульта управления нажимая кнопку MDL. И входим в параметры нашей модели нажимая кнопку PAGE>.
Нас интересует вкладка под номером 11 - Телеметрия. На этой вкладке требуется выбрать функцию Discover New.
Происходит обнаружение новых датчиков. Мы видим появились данные получаемые с модуля GPS - координаты, высота, компас, количество обнаруженных спутников.
Переходим в следующую вкладку - Display. Именно тут мы можем выставить параметры которые будут отображаться у нас на пульте во вкладке телеметрия во время полета дрона.
Установим для отображения на пульте координаты, количество обнаруженных спутников и высоту.
Перезагружаем FPV дрон и включаем пульт. Мы видим полученные телеметрические данные.
Такое отображение очень удобно если произошла случайная утеря дрона. Мы будем видеть координаты места падения.
Аналогично можно настроить отображение и в OSD.
В итоге, GPS-модуль — это не просто дополнительная опция, а важный инструмент, который делает FPV дрон более надежным, функциональным и безопасным. Он открывает новые возможности для профессионального использования.
В будущих публикациях мы рассмотрим новые возможности - удержание высоты и удержание положения, а так же настройки Failsafe.