Народный EFIS

[K.Viktor]

Так сказать, сбор статистики 🙂

Есть алгоритм, позволяющий на базе информации от дешевых iMems датчиков вычислять достаточно точные значения углов. То бишь, определять положение ЛА в пространстве с вероятностью ошибки величиной не более 3гр.
Адекватность работы алгоритма проверена мат.моделированием и некоторыми летными испытаниями. В принципе, алгоритм и устройство даже пригодно для гиростабилизации видеокамеры.

Есть уже отлаженная железка сбора данных с датчиков двигателя и его диагностики. Все проверено на Rotax 912.

Отсюда вопрос - имеет ли смысл все это срастить в девайс с цветным сенсорным 5" дисплеем, отображающий авиагоризонт, высоту/скорость ну и параметры двигателя (4хТВГ, 4хТГЦ, давление во впускном коллекторе, величину рассогласования карбюраторов, обороты, давление масла ну и т.д.)?

Это не будет законченное устройство типа Stratomaster Enigma или Dynon. Скорее конструктор - пользователь сможет сам выбирать необходимый набор отображаемых параметров.
Возможно, для уменьшения цены - даже как таковых корпусов не будет. Просто заливка компаундом, что обеспечивает достаточную механическую прочность. Кроме передней панели - ее придется фрезеровать из Д16, т.к. там стоит достаточно хрупкий OLED дисплей, требующий внешней защиты.

Это пока просто концепция + макет, работающий на ноутбуке (1 программа отображает авиагоризонт, 2 показывает параметры двигателя).

Интерфейс с датчиками планируется открытый, что позволит подключать к базовому блоку датчики от сторонних производителей.

Будет ли такая вещь востребована или нет? Хотелось бы выслушать замечания/предложения ну и т.д.

 

[Andrey12]

Обязательно нужно, но вот отсутствие корпуса (ов) - это перебор !
Все как всегда упрется в цену прибора (или конструктора).
И плясать нужно именно от цены а не от функций.
Кстати в соседней ветке уже ваяют отличный (полезный) девайс.
Надеюсь Ваш станет не менее полезным.

ЗЫ Не надо спрашивать за сколько купят ваш еще несозданный прибор. Вначале надо сделать или хотя бы определить точно его характеристики.

ЗЫ2 Д16 зачем ? Лбом что ли биться будете или молоток швырять ? Там пластмассы достаточно UL94. Фотку макета в студию !

 

[Дмитрий Шаповалов (Velocity)]

Корпус это проблема - раз.
Дисплей какой хотите использовать? Я пока не имею устоявшихся идей по этому вопросу  :-[.
Лучше разнести авионику и приборы контроля двигателя в 2 разных прибора, но это моё мнение.

Цены на приборы должны быть меньше аналогов, ну и лучше работать. Ориентир Стратомастер/Дайнон/Блю монтан/Адвансед авионикс и им подобные.

 

[aleksandrd]

Народный EFIS очень нужен. Считаю разумным авиационные и двигательные параметры отображать на одном дисплее, только дисплей нужно использовать побольше. Готов принять участие в летных испытаниях и доводке опытного экземпляра. (на л.а. ПТЕНЕЦ 2 с rotax 912)  Все параметры кроме цыфровых значений должны иметь окраску (зеленый, красный) для правильного распределения внимания.

 

[K.Viktor]

Andrey12

вот отсутствие корпуса (ов) - это перебор !

Не отсутствие, а неразборные корпуса! То бишь, кубик из компаунда и отверстием для крепления. Это для блока датчиков.

Плюс - максимально возможные прочность и герметичность. Самая маленькая цена.
Минус - устройство неремонтопригодно. Если что-то сгорит - придется менять весь блок.

И плясать нужно именно от цены а не от функций.

Про цену речь еще не идет. Это отдельный и сложный вопрос. Цену невозможно назвать, т.к. еще слишком много не известных вещей.

Единственно, что очень примерно известно - базовый блок (грубо говоря - embedded комп со своей операционкой (сильно урезанный и переделанный linux)) с 5-8" OLED дисплеем, устройствами ввода/вывода (кнопки+сенсорная панель+разные выходы на реле/концевики, спу и т.д.), корпусом, преобразователем и резервным источником питания ни как не может стоить менее 1100$.


Не надо спрашивать за сколько купят ваш еще несозданный прибор.

И не спрошу 🙂 Во-первых, цену определяет разработчик и рынок существующих устройств. Во-вторых, я сам не знаю во что все это выльется по затратам (инфа по цене базового блока есть только из-за того, что там используется готовый модуль).
В третьих - мне пока интересно - нужны ли вообще такие приборы? Или обычных "будильников" + какого-нибудь Stratomaster'а в качестве резервного как правило достаточно?

ЗЫ2 Д16 зачем ? Лбом что ли биться будете или молоток швырять ? Там пластмассы достаточно UL94.

Доступнее, дешевле и проще в обработке при изготовлении малых серий и опытных образцов.
Плюс экранирование от ЭМИ без использования экзотических технологий типа напыления меди и т.п.

О каких фотках речь?
Сейчас есть:
1.Блок датчиков двигателя. Снимает около 30 параметров и передает их в цифровую шину. Он установлен на самолете.
2.Блок авиагоризонта. Грубо говоря - макетка с датчиками.
3.Ноутбук, к которому подключаются оба вышеописанных прибора.
На нем стоят 2 программы. 1 показывает параметры двигателя и записывает их в лог. 2 делает тоже самое с авиагоризонтом.
Если интересно - скриншоты и логи могу выложить.
Собственно, пока все...

Administrator

"исплек" - что это? Не слышал такого термина...

Разнести авионику/контроль двигателя можно. Вопрос цены. Цифровая шина будет одна, если пользователь захочет - всегда можно докупить второй базовый блок (монитор грубо говоря) и вывести часть параметров на него.

С ценами сложно. Сделать дешевле чем тот же стратомастер явно не получится - у них совершенно другие партии и другие цены на комплектующие.
Я ориентируюсь на максимально открытую архитектуру и возможность модификации устройства "под себя" - в этом преимущество по сравнению с имеющимися устройствами.

Некоторые датчики и программные модули - вообще не моей конструкции, но, тем не менее - лицензия GPL позволяет их продавать при сохранении возможности модификации пользователем.

aleksandrd

Дисплей больше 10" разрешением 1024х768 поставить в имеющуюся конструкцию нереально.

По предложению с испытаниями/доводкой - спасибо! Если решусь делать девайс - обязательно обращусь!

Сейчас вот занят подбором оптимальных коэффициентов в алгоритме комплексирования INS, думаю это на месяц затянется как минимум...

 

[Дмитрий Шаповалов (Velocity)]

Насчет открытой архитектуры это вопрос. Как только Вы соберете всё это в одном флаконе, разобраться будет не очень легко, хотя как идея довольно интересно. Рынок подобных изделий довольно мал у нас, а возиться с софтом самостоятельно будет ещё меньше народа. Максимум 10-15 чел в ближайшие 2-3 года  🙁. Если цена будет дороже аналогов - просто купят готовый аналог с гарантией, хотя нареканий на сущствующие приборы много, но проблемы в основном решаемые.

"исплек" - что это? Не слышал такого термина...

Это "дисплей", просто сбоит клава и пальцы путаются  :-[.

ЗЫ. Ещё одно змечание по поводу открытой архитектуры из собственного опыта. Несколько лет назад сделали простой цифровой приемник авиадиапазона и выложили софт/платы/описание. Приемник довольно не сложной формы. Получил вал звонков/писем/личных сообщений в форуме начиная от студентов с курсовыми и заканчивая самодельщиками, которые не понимали схемы или не могли самостоятельно поменять деталь по аналогам. Короче - трясут вопросами до сих пор, хотя эту тему мы уже закрыли  :'(. Если устройство будет чуть сложнее (а оно точно намного сложнее) придется бросить работу и организовывать "горячую линию"  😱.

 

[_Alex_]

Насчет открытой архитектуры это вопрос. Как только Вы соберете всё это в одном флаконе, разобраться будет не очень легко, хотя как идея довольно интересно. Рынок подобных изделий довольно мал у нас, а возиться с софтом самостоятельно будет ещё меньше народа. Максимум 10-15 чел в ближайшие 2-3 года  🙁. Если цена будет дороже аналогов - просто купят готовый аналог с гарантией, хотя нареканий на сущствующие приборы много, но проблемы в основном решаемые.

"исплек" - что это? Не слышал такого термина...

Это "дисплей", просто сбоит клава и пальцы путаются  :-[.

ЗЫ. Ещё одно змечание по поводу открытой архитектуры из собственного опыта. Несколько лет назад сделали простой цифровой приемник авиадиапазона и выложили софт/платы/описание. Приемник довольно не сложной формы. Получил вал звонков/писем/личных сообщений в форуме начиная от студентов с курсовыми и заканчивая самодельщиками, которые не понимали схемы или не могли самостоятельно поменять деталь по аналогам. Короче - трясут вопросами до сих пор, хотя эту тему мы уже закрыли  :'(. Если устройство будет чуть сложнее (а оно точно намного сложнее) придется бросить работу и организовывать "горячую линию"  😱.

Полностью согласен с данным постом, лично я куплю Стратомастер чем набор. Купил я приемники, две штуки, купил уже дома корпуса и прочее необходимое, до сих пор лежит до кучи  ;D Приеду домой куплю нормальную радиостанцию и забуду про гимор, ну не угнатся за всем. Хотя я и электронщик с большим стажем сейчас непосредственно электроникой не занимаюсь и однозначно пришел к выводу что лучше заработать на необходимый прибор, особенно если речь о самолете, он должен работать безукоризнено и быть законченным изделием а не набор "сделай сам".
Точно так я купил года 4 назад Моторолловские датчики давления с намерением сделать указатель скорости/варио/высоты, начать начал а вот закончить времени нет 😱 Так что не спрашивайте а делайте прибор, в виде наборов купят несколько человек и как отметил Дима придется иметь дело с поддержкой. А в виде прибора если будет достойно работать и стоить меньше аналога есть шанс прорватся хотя-бы на отечественный рынок.

 

[SeregaB]

Есть алгоритм, позволяющий на базе информации от дешевых iMems датчиков вычислять достаточно точные значения углов.

Если есть желание потратить пару лет на изобретение велосипеда (т.е. фильтра Калмана  - т.к. рабочий алгоритм комплексирования ИНС в открытых источниках вы не найдете)

Ну так есть алгоритм или нет? Мне кажется, что фраза "Есть алгоритм" на этом форуме подразумевает, что любой человек может ознакомиться с ним. Или здесь имеется ввиду нечто другое?

есть хитрый способ на основе 8 двухосевых датчиков-акселерометров и псевдодальностей с GPS вычислить угловое положение.

А можно узнать теоретические предпосылки? Действительно интересно.

 

[Sosedko]

http://www.asa-2.ru/tech_asa2/08/index.html

 

[K.Viktor]

Ну так есть алгоритм или нет?

Ну, пришлось таки изобрести велосипед 🙂

Или здесь имеется ввиду нечто другое?

Имеется ввиду, есть возможность на основе разработанного и протестированного алгоритма делать неплохие блоки ИНС с каким-либо стандартным выходом (CAN, UART, etc) - для использования их в Efis'е или просто как датчик углов для индикаторов сторонних производителей.

Исходные тексты реализации алгоритма такого уровня никто в здравом уме в открытом доступе не выложит, т.к. стоит все это приличных денег - и, спрос на эти программы - есть.

т.к. данный проект частный - есть возможность снизить стоимость готового девайса за счет цены программы, ну или сделать ее такой же как у аналогов (sp-3, sp-4, x-sense) - но при большей точности и надежности измерений.

А можно узнать теоретические предпосылки? Действительно интересно.

На основе псевдодальностей вычисляем линейные перегрузки по 3 осям.

Акселерометры ставим по углам куба, что позволяет измерять угловые ускорения.

Эти 2 источника данных должны корректировать друг друга по довольно сложному алгоритму.

Нечто похожее описано здесь http://www.path.berkeley.edu/PATH/Research/1999_progwide/07.pdf

У такой системы есть некоторые ограничения.
Например, точность будет зависеть от расстояния между датчиками  - т.е. компактным измеритель сделать не получится, плюс температурный дрейф - который ничем не компенсируется ну и т.д.

В общем, думаю - смысла нет заморачиваться с такой системой. Стоимость разработки софта превысит все разумные пределы. Проще поставить iMems гироскоп 🙂


http://www.asa-2.ru/tech_asa2/08/index.html

Девайс интересный, взял конструкцию на заметку 🙂

 

[Leon CX]

http://www.asa-2.ru/tech_asa2/08/index.html

скудо, чтоли описан прибор  😡 и ящик водки с принтером на фото - наверное для замаа покупателей  ;D

Если серьезно - можно побольше инфи о приборе, инструкуцию, чтоли по експлуатации и цену ! :🙂

 

[455]

( и ящик водки с принтером на фото - наверное для замаа покупателей  ;D

ЭТО не ВОДКА   --   ЭТО КОЛБАСА "ЦАРИЦИНО"

 

[SeregaB]

Имеется ввиду, есть возможность на основе разработанного и протестированного алгоритма делать неплохие блоки ИНС с каким-либо стандартным выходом (CAN, UART, etc) - для использования их в Efis'е или просто как датчик углов для индикаторов сторонних производителей.

Это замечательно. КАНЭШНА CAN.  ;D Опционально RS232.

Исходные тексты реализации алгоритма такого уровня никто в здравом уме в открытом доступе не выложит... при большей точности и надежности измерений

Никто и не просит выкладывать исходники. Несомненно, это твой капитал. Но было-бы интересно узнать про сам алгоритм и его отличия от существующих. Чем и почему он лучше. Или, хотя-бы, потребные вычислительные ресурсы. Ориентировочно. Т.е. если реализовывать в железе что потребуется (DSP/ARM/51/PIC  🙂).

Т.е. вроде как получается опять модульная конструкция - коробка с датчиками (3-х осевой гироскоп, 3-х осевой акселерометр и вычислялка) и индикатор. Так?

А можно узнать теоретические предпосылки? Действительно интересно.
Нечто похожее описано здесь http://www.path.berkeley.edu/PATH/Research/1999_progwide/07.pdf

Спасибо большое, почитаю.

В общем, думаю - смысла нет заморачиваться с такой системой. ...  Проще поставить iMems гироскоп 🙂

Тем более, что у тебя есть свои наработки с хорошим результатом.

 

[K.Viktor]

Но было-бы интересно узнать про сам алгоритм

Есть данные с ДУСов и акселерометров, которые обрабатываются (помимо аппаратных low/highpass фильтров) первым фильтром, который приводит их к "метрическому" виду (т.е. примерно выставляет центр + чувствительность), избавляется от случайного шума датчика и шума, вызванного вибрациями (lowpass тут, увы - не прокатит 🙁 )
Тут работает 1й фильтр Калмана, в который заложена модель поведения "идеального" датчика (они не такие, как написано в даташите! например - кто пытался снять характеристику датчика, когда на него воздействует вибрация? а ведь на самолете именно это и происходит.).

Дальше данные записываются в форме кватерниона (только так получится победить "gimbal lock!"), и интегрирование угловой скорости происходит уже в такой форме под наблюдением второго фильтра - в нем присутствует модель динамики полета ЛА.
На этой стадии получаем углы и "unbiased" угловую скорость.

Собственно, все просто ;D

и его отличия от существующих.

Основная проблема - я не могу сказать, в чем отличие от существующих алгоритмов - так как их четкого описания просто нет!
А те что есть - просто игрушка на уровне "усредняем акселерометр 10 минут и корректируем ДУС на основе этих данных" ну и т.п.

Чем и почему он лучше

Могу только сказать по внешним признакам:

сравнение с Stratomaster sp-3hc (4 еще толком не щупал, пару раз покрутил в руках - на первый взгляд тоже самое только в другом корпусе)

- резким движением по крену горизонт "заваливается". В моем - нет (присутствует динамическая модель ЛА, на который планируется установить датчик)

- сброс ошибки происходит когда среднеквадратичное значение действующей перегрузки равно 1. И то, в этом режиме девайс усредняется несколько минут. У меня как такового сброса ошибки - нет, просто не допускается ее возникновения. Таким образом, можно быть уверенным - что в любой момент погрешность измерения - равна заявленной

- чувствителен к вибрации

- чувствителен к изменениям температуры

- не может работать при t>35гр (там термостат...)

- всего 10 решений в секунду (у меня - 300! можно камеру стабилизировать!)

У Dynon'а те же проблемы. Горизонт заваливается после пары бочек.

X-sense - с ним работал один знакомый. Насколько я понял, он не работает в условиях внешнего магнитного поля - т.к. коррекция производится на основе данных о векторе магнитного поля с магнетометра. Мне это не нужно.
(на бпла с электродвигателем могут быть проблемы - сильный ток в проводах питания мотора может генерировать магнитное поле достаточной интенсивности, чтобы сбить показания датчика)

Правда, у моего алгоритма точность хуже чем у X-sense.

Или, хотя-бы, потребные вычислительные ресурсы. Ориентировочно.

Даже точно могу сказать 🙂
На Amtega128 при имитации "болтанки" загрузка такова, что получается не более 9-12 решений в секунду. При использовании LPC2148 - 300гц при самом худшем раскладе (быстрее считать нет смысла, будет падать точность - т.к. придется применять 300е ADXRSы).


Т.е. вроде как получается опять модульная конструкция - коробка с датчиками (3-х осевой гироскоп, 3-х осевой акселерометр и вычислялка) и индикатор. Так?

Да, конечно. На это и рассчитано.
Правда коробка будет похитрее чем 6 шт iMems, но не суть.
Индикатор хочу сделать один для всех "коробок", и открыть исходники его прошивки - на случай, если кому-то захочется получить новые функции.


Габариты датчика планируются с 1.5 спичечных коробка. Интерфейс - надо думать. Не факт, что чистый CAN. Скорее всего - физический уровень CAN, а сами данные - UART.

 

[SeregaB]

Но было-бы интересно узнать про сам алгоритм
...
Собственно, все просто ;D
Или, хотя-бы, потребные вычислительные ресурсы.
Даже точно могу сказать 🙂
При использовании LPC2148 - 300гц при самом худшем раскладе
Т.е. вроде как получается опять модульная конструкция - коробка с датчиками (3-х осевой гироскоп, 3-х осевой акселерометр и вычислялка) и индикатор. Так?
Да, конечно. На это и рассчитано.
Правда коробка будет похитрее чем 6 шт iMems, но не суть.
Индикатор хочу сделать один для всех "коробок", и открыть исходники его прошивки - на случай, если кому-то захочется получить новые функции.

Габариты датчика планируются с 1.5 спичечных коробка. Интерфейс - надо думать. Не факт, что чистый CAN. Скорее всего - физический уровень CAN, а сами данные - UART.

Спасибо за подробный ответ. Теперь осталось только двигаться всем в одном направлении.  🙂 А то в соседней ветке народ обсуждает автопилот, и такое впечатление, что твою ветку не читали.  🙁
Про "сами данные UART" не совсем понял, но это уже детали.

 

[K.Viktor]

Ну, реализуем на атмеге классический UART - а на выход вешаем драйвер CAN.

 

[SeregaB]

Ну, реализуем на атмеге классический UART - а на выход вешаем драйвер CAN.

О-о-о!!! Мосье знает толк в извращениях!  😀
:IMHO Либо 485/422 (если очень хочется дифференциальности) и сажай на него UART, либо CAN, но честный.
И что-то про мегу не понял. Как стыкуется с этим:

На Amtega128 при имитации "болтанки" загрузка такова, что получается не более 9-12 решений в секунду. При использовании LPC2148 - 300гц при самом худшем раскладе

"Зачем нам кузнец?" Ой, МЕГА. Нам МЕга не нужна. АРМ давай! LPC2119-29, только обязательно /01 или хотя-бы /00.

 

[K.Viktor]

По привычке говоря о контроллере - атмегу вспомнил 🙂

Конечно, арм. Насчет извращения - х.з., может и 485 стоит реализовать. Просто реализация "честного" CAN'а довольно нетривиальная задача, да и нужен ли он?

Обычные "железные" драйверы CAN позволяют получить нормальную помехозащищенность + возможно подключить несколько девайсов к одной шине.

 

[SeregaB]

Конечно, арм. Насчет извращения - х.з., может и 485 стоит реализовать. Просто реализация "честного" CAN'а довольно нетривиальная задача,

Если ты имеешь ввиду протоколы высокого уровня - то, пожалуй, соглашусь, тем более что получить внятные спецификации NMEA2000 мне не удалось. А нам пока  :IMHO достаточно забить под каждый свой прибор некоторый разумный диапазон непересекающихся идентификаторов и делать с ними все что угодно, по своему усмотрению.  😀

да и нужен ли он?

:IMHO Нужен. Смотреть здесь

Обычные "железные" драйверы CAN позволяют получить нормальную помехозащищенность

ничуть не лучше и не хуже чем 485, только в нестандартном исполнении.

+ возможно подключить несколько девайсов к одной шине.

А здесь ты  :IMHO ошибаешься. Арбитраж делается в контроллере CAN. Или придется извращаться с коллизиями как и в 485.

 

[K.Viktor]

Нужен. Смотреть здесь

Спорно, надо подумать. В указанной ветке приведено описание протокола NMEA2000, но нигде не объясняется - почему для авионики именно он подойдет лучше всего.

А здесь ты   ошибаешься. Арбитраж делается в контроллере CAN. Или придется извращаться с коллизиями как и в 485.

ИМХО достаточно заставить master-девайс опрашивать slave'ы (с разными идентификаторами) последовательно. Объемы передаваемой информации по шине - маленькие, а потребная частота обновления ее на экране вряд ли больше 10гц.

PS: я не имею ничего против nmea2000. Но... зачем в СЛАшном самолете такой геморрой?