每架无人机需要多少个移动信标？

每架自主无人机只用一个移动信标可以吗？

有些无人机非常小，物理上无法安装两个移动信标，哪怕是像 Mini-TX 或 Mini-RX这样的小型信标。因此自然会产生一个问题：每架无人机只用一个移动信标行不行？

小型自主无人机

基本的3D（XYZ）跟踪只需一个移动信标

如果只需要基本的3D（XYZ）跟踪，一个移动信标就足够了，例如 Mini-TX （用于NIA）、 Mini-RX 配 外置麦克风 （用于IA），或 Super-Beacon （可带或不带附加麦克风，适用于IA、NIA和MF NIA）。

详见 安装布置手册。（中文）

室内无人机基本跟踪的示例有很多。要开始在室内跟踪无人机，您需要：

  • 安装四个 固定信标 ，将其安装在墙壁高处或天花板上，并朝下对准无人机
  • 将一个 移动信标 安装到无人机上，并使其朝向固定信标
  • 将一个 调制解调器 通过USB线连接到运行Dashboard的计算机
  • 构建 地图，只需5-7秒（YouTube） ，全自动完成，无需任何手动测量
  • 保存地图，即可在5-7秒内开始跟踪无人机上的移动信标，也就是跟踪无人机。

只用一个移动信标能否在室内自主飞行？……

是的， 可以 只用一个信标在室内自主飞行。例如， 我们基于大疆的方案 就采用了这种方法。

然而，只用一个移动信标在室内自主飞行颇具挑战，除非必要，我们不建议这样做——例如当您的无人机很小，没有空间或没有足够的基线安装第二个移动信标时。

如果您确实必须让室内无人机只用一个信标飞行，那么 算法 可以如下：

  • 保持起飞区域水平方向1米内无任何障碍物
  • 起飞
  • 向任意方向飞行50-100厘米，但要利用陀螺仪读数保持严格的直线运动——这很容易
  • 然后，已知起飞时的XYZ坐标（点1）——即直线水平飞行之前——以及直线飞行之后的XYZ坐标（点2），就可以计算出无人机相对于室内定位系统的方向，以及同样以室内定位系统坐标表示的航点。如果您的室内定位系统已与其他坐标进行了地理配准，例如建筑物内的室内坐标或GPS等室外坐标，那么您也将知道相对于这些坐标的XYZ和方向。只要在初始直线飞行中没有撞到任何东西，这仍然很容易。之所以容易，是因为这段时间很短，可以认为IMU是理想的——没有漂移
  • 然后，按照航点开始飞行
  • 这段飞行就不再短了。因此，您需要补偿陀螺仪的偏航漂移。如果有两个移动信标，系统会自动处理这一问题，您得到的IMU数据不存在漂移。但如果只有一个移动信标，这就是您的任务了。这是可以做到的，不算非常复杂，但也不太简单。当无人机在移动并沿途更新位置时，这个问题可以解决。但在静止状态下，尤其是如果您没有锁定方向，或没有建立专门机制记住着陆时的方向，那么一段时间后就无法知道方向，因为您没有补偿偏航陀螺仪漂移的机制。此时，您又回到初始阶段——起飞，水平飞向某处，并祈祷不要撞到任何东西

这是 在某些情况下（尤其是使用 微型无人机时）可行的方案吗？—— 当然是！

我们会推荐给新手用户吗 （针对本系统）？—— 不会，它太复杂了 ，同时也不够稳健

那么问题在哪里？为什么无人机上需要第二个移动信标？

只有一个移动信标时，由于有位置信息，可以轻松实现3D（XYZ）跟踪。
然而，在自主飞行时（例如基于航点），您不仅需要知道当前位置的XYZ坐标和每个目标航点的XYZ坐标，还需要知道无人机当前的朝向。
在水平飞行之前，您需要知道自己的朝向，否则可能在意识到方向错误之前就撞上东西。

知道朝向这件事并不像人们想象的那么简单。注意，无人机的陀螺仪并不提供方向。陀螺仪给出的是 方向的变化，这并不是一回事。

但为什么不使用指南针/磁力计？

您可以尝试使用指南针/磁力计，但这样可能会在关键时刻导致自主飞行失败，因为 磁力计/指南针在室内工作不可靠:

  • 周围有大量铁磁材料，会使地磁场发生畸变
  • 有大量带电流的导线，它们会产生自己的磁场，从而进一步扭曲地磁场
注意，所有 Marvelmind信标都配有6D IMU （3D加速度计和3D陀螺仪），但没有磁力计。我们通常在室内工作，而室内不建议使用磁力计，它也不可靠。

室内自主无人机推荐采用什么方案？

要让室内无人机获得位置 + 方向，推荐的方案是每架无人机使用两个移动信标，并根据无人机的尺寸让两个移动信标之间的基线尽可能大。

▶ 在 YouTube 上观看此视频

具体配置可能因您的实际情况略有不同。室内自主无人机示例：

当无人机超过八架时，建议使用 IA（中文）；否则每架无人机的更新率会过低。 进一步了解（YouTube） 不同架构的信息。注意，我们目前有八种不同的超声波频率：19/22/25/28/31/34/37/45 kHz。因此，推荐用于 MF NIA（中文）等。

对于较少的1-2架无人机：

  • 1-2 x Mini-TX （每架无人机），在NIA架构下飞行，数量取决于您只需要位置，还是需要位置+方向
  • 通常，如果无人机足够大，能够搭载2个 Mini-TX，那么它也足以搭载 Super-Beacon

对于重量不足100克的微型无人机，可以去掉外壳，并把默认电池换成非常轻的电池，例如30-50 mAh，甚至直接由无人机供电。注意考虑电压跌落、电机产生的电气噪声等，这些可能产生严重影响。如果没有影响，您就能轻松节省宝贵的几克重量。

▶ 在 YouTube 上观看此视频

在IA中，每个移动信标独立计算自身位置。因此，同一个 集群（YouTube）中可以有数千个移动信标。它们各自的位置会同时计算，而且与NIA不同，每架无人机的更新率并不直接取决于移动信标的数量。

以下为适用于 IA（中文） 无人机的推荐配置：
  • 2 x Super-Beacon，如果螺旋桨朝下（例如大疆Matrice），并且移动信标安装在电机上方且朝上。这种情况下，信标本体将成为抵挡螺旋桨噪声的超声波屏蔽

总结

  • 只用一个移动信标能在XYZ中跟踪室内无人机吗？——可以，很容易
  • 只用一个移动信标能在室内自主飞行吗？——可以，但更具挑战性
  • 室内自主无人机简单且推荐的配置是什么？——每架无人机两个移动信标
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