Документация

Работа с системой позиционирования

Введение
Систему позиционирования можно настроить в двух режимах: Двусторонний диапазон (Two Way Ranging (TWR)) и Режим с разным временем прибытия (Time Difference of Arrival (TDoA)). Процедура настройки более простая в режиме TWR. Также мы рекомендуем использовать этот режим, если вы собираетесь использовать систему в режиме TDoA, потому что переключиться на этот режим будет легче после настройки TWR. Это руководство описывает процесс использования режима TWR. А в конце дается инструкция, как переключиться в режим TDoA.

Чтобы проиллюстрировать размещение якорей, мы создали две системы: одну с 6 якорями и одну с 8. Система с 6 якорями больше подходит для режима TWR, в то время как для режима TDoA мы рекомендуем использовать 8 якорей.

Обновите Crazyflie до последней версии ПО системы позиционирования
Для использования системы позиционирования Loco необходимо обновить программное обеспечение Crazyflie до последней версии. Более подробную информацию о том, как обновить ПО, смотрите в разделе о загрузке последней версии в руководстве по эксплуатации микробеспилотника Crazyflie 2.X.

Также вам необходима последняя версия клиента Crazyflie.
Как установить плату позиционирования Loco positioning deck на микробеспилотник, смотрите в инструкции по установке плат расширения.

Подготовка якорей
Прежде чем настраивать систему позиционирования, вам нужно обновить ПО и настроить узлы связи.

Установка через Windows
Скачайте и запустите программу установки LPS configuration tool .exe для инструментов установки LPS.

Установка через исходный код (Linux, Mac, Windows)
Скопируйте репозиторий GIT с инструментами настроек LPS и следуйте инструкциям readme, чтобы запустить сервис.

Скачайте ПО для узла связи LPS
Для загрузки последней версии ПО для узла связи LPS пройдите по ссылке и скачайте файл «lps-node-firmware.dfu».

Обновление узлов связи
  •   Начните обновление узла связи с открытия инструмента настроек LPS. Удерживайте кнопку DFU на контактном выводе нажатой во время подключения к компьютеру через USB. Так вы запустите узел связи в режиме DFU.
  •   Если вы используете Windows, в первый раз узел связи не будет идентифицирован. Следуйте инструкции для установки драйвера USB с помощью Zadig. В режиме DFU в Zadig узел связи будет отображаться как «STM32 BOOTLOADER».


  •   Кликните на кнопку «browse» и выберите ПО узла связи LPS


  •   Обновите узел связи
  •   После установки обновления, перезагрузите устройство

Отсоедините узел связи от USB и повторите процедуру для каждого узла связи, прежде чем приступить к их настройке.

Конфигурация узлов связи в якоря
Теперь время настроить режим для узлов связи: преобразовать их в якоря и настроить индивидуальные идентификаторы для каждого якоря. Якоря должны быть пронумерованы от 0 и выше.

Совет: чтобы было легче идентифицировать якоря и управлять системой в будущем, можно отметить якоря их идентификаторами.


1.     Подключите первый якорь к USB (не нажимая никаких кнопок)
2.     Выберите нужный ID
3.     Выберите режим «Anchor (TWR)»
4.     Нажмите Apply, чтобы сохранить настройки на якорь
5.     Повторите процедуру для каждого якоря


Размещение якорей в помещении

Расположение якорей
Для достижения хорошего результата воспользуйтесь практическими правилами по размещению якорей:
  •    Якоря должны быть равномерно распределены по всему помещению, где планируются полеты, на расстоянии как минимум 2 метров друг от друга
  •    У якорей должна быть линия видимости по всей площади помещения
  •    Антенна якоря должна располагаться на расстоянии 15 см от стены, потолка или металлического объекта, чтобы избежать мешающих полету бликов. Мы решили эту проблему с помощью подставок, напечатанных на 3d-принтере. В репозитории нажмите «Raw», затем выберите «сохранить как» и сохраните этот файл в формате stl.

6 якорей
На нашей 6-якорной демонстрационной установке мы разместили 3 якоря вверху и 3 якоря внизу, сформировав таким образом два треугольника, направленных в противоположные стороны.

8 якорей
На нашей 8-якорной демонстрационной установке мы разместили узлы связи по углам бокса, т.к. оценка позиционирования для TDoA работает лучше внутри закрытого пространства. Обратите внимание на порядок индентификаторов.

Если у вас более 8 якорей, мы рекомендуем сначала установить систему из 8 якорей, а затем переключить ее в режим TDoA3, чтобы присоединить больше якорей к системе. Больше информации о настройке TDoA3 смотрите здесь.

Включение якорей
Якорь можно включить тремя разными способами.

  •    Микро-USB. Подходит для фиксированной и портативной установки с использованием внешнего аккумулятора или адаптера питания.
  •    Кабель Barrel jack. Подходит для фиксированной или портативной установки с использованием адаптера питания
  •    Винтовая клемма. Подходит для фиксированной установки и сцепления. Размер кабеля до 0.5 мм2.

Их можно подключать одновременно, таким образом, к якорю может быть присоединена как винтовая клемма, так и кабель микро-USB для обновления или изменения настроек. Все кабели могут работать при напряжении от 5 до 12В, а источник питания должен обеспечивать силу тока не менее 150мА.

Настройка и верификация системы
В этом разделе будет показано, как настроить 8-якорную систему. Процедура идентична и для 6-якорной системы, где якоря 6 и 7 являются неактивными.

Откройте клиент Crazyflie
Теперь, когда все установлено и подключено, пришло время настроить систему. Это делается в клиенте Crazyflie. Обмен данными между клиентом и якорями происходит через Crazyflie и плату LPS.

  •    Поместите Crazyflie в центре летной зоны
  •    Откройте CF-клиент и присоедините его к Crazyflie 2.X
   Настройте Crazyflie 2.X в режиме радио 2 Мбит, если еще не сделали этого. Это сократит количество помех для UWB-радио. Если конфигурация изменилась, потребуется перезагрузка.

Щелкните вкладку LPS
Выберите вкладку LPS.
Вы можете найти ее в меню, чтобы сделать видимой: View->Tabs->Loco Positioning Tab.


Проверьте статус якорей
В поле статуса расположения якорей проверьте, чтобы количество зеленых полей совпадало с количеством якорей.

Красное поле говорит о том, что Crazyflie 2.X не может связаться с якорем и не получает никаких данных о его расположении. В этом случае убедитесь, что якорь настроен корректно, включен и находится в пределах прямой видимости.


Укажите расположение якоря
Для настройки положения якоря кликните на кнопку «Configure positions».
Откроется форма pop-up. Нажмите на кнопку «Get from anchors» для получения списка якорей и заполнения их значениями, хранящимися на якорях в данный момент.
Введите координаты якорей в вашу систему. Обратите внимание: размеры указаны в метрах.
Когда вы вводите новое значение, поле становится красным, показывая, что значение отличается от текущего, сохраненного на якоре.

Проверка расположения якорей
Проверка расположения якорей нужна для того, чтобы в дальнейшем исключить проблемы с позиционированием.

  •    В разделе Graph Settings переключитесь на режим «Anchor identification»
  •    Переместите Crazyflie ближе к одному из якорей
  •    Убедитесь, что нужный якорь отображается на графике
  •    Повторите процедуру для всех якорей и откорректируйте координаты некорректно настроенных якорей


Проверка предполагаемого расположения

  •    В разделе Graph Settings вернитесь к режиму «Position estimate»
  •    Перемещайте CF и следите, чтобы движение на графиках и в реальности совпадало

Калибровка завершена
Поздравляем, теперь система Loco Positioning откалибрована!

Переключение системного режима на TDoA
Если вы собираетесь использовать систему в режиме TDoA для управления полетами более чем одного Crazyflie, нужно изменить системный режим. Существует две версии протокола определения дальности TDoA.

  •    TDoA 2 работает с 8 якорями
  •    TDoA 3 работает с неограниченным количеством якорей, поэтому может использоваться для более масштабных систем, однако он является более шумным для системы с 8 якорями

Переключите Crazyflie в режим TWR
В разделе «Crazyflie status» выберете TWR-радио.
Это сделает кнопку «TDoA 2» активной в разделе «Anchor status».


Переключите якоря в режим TDoA
Для переключения якорей в режим TDoA нажмите на кнопку «TDoA 2».

Через несколько секунд все поля со статусом якорей должны стать красными – так они показывают, что Crazyflie 2.X больше не получает данные TWR от якорей.


Более подробную информацию о переключении системных режимов и устранении неполадок смотрите в разделе «Документация».

Переключите Crazyflie в автоматический режим
Подтвердите установку режима TDoA, кликнув кнопку «Auto» в разделе Crazyflie status и убедитесь, что поле TDoA2 стало зеленым.

Поля якорей также должны стать зелеными в тот момент, когда Crazyflie переключится на режим TDoA и начнет получать данные от якорей.


Если не все поля стали зелеными, пожалуйста, посмотрите инструкцию по устранению неполадок.

Следующий шаг
Теперь, когда вы освоили базовый функционал системы, вы можете приступить к полетам с использованием LPS

Больше технической документации смотрите на странице о системе Loco positioning.