Altre risorse di aiuto Marvelmind relative ai droni
RTLS indoor consigliato per droni - suggerimenti rapidi
Se non conosci ancora il sistema Marvelmind Indoor “GPS” e non sei sicuro di cosa scegliere, acquista lo Starter Set Super-MP, dove MP sta per multi-purpose (uso generico): sarà la scelta più sicura.
Per maggiori dettagli, consulta le opzioni consigliate di seguito.
In assoluto la scelta migliore e più sicura quando non sai cosa scegliere o quali esperimenti eseguirai, ma vuoi avere contemporaneamente la massima flessibilità e le massime prestazioni.
È la scelta migliore quando devi collegarti a PixHawk, perché sul Super-Beacon sono già disponibili due pin per la connessione a PixHawk. Scopri di più.
Il set è progettato per i micro-droni (sotto i 100 g): il beacon mobile Mini-TX è minuscolo e leggero, con una portata di 15-20 m verso i beacon fissi, sufficiente per la maggior parte dei casi reali.
Una versione avanzata dell'opzione “Starter Set Super-MP-3D + Super-Beacon, Posizione+Direzione sul drone”.
Il Precise-Z, che fisicamente è composto da 2 beacon fissi aggiuntivi, offre la possibilità di avere coordinate Z precise in tutti gli intervalli di Z. Scopri di più: Manuale di Posizionamento, sezione Precise-Z e spiegazione video sulla Z e sul posizionamento dei beacon.
Utilizzo di Marvelmind Indoor "GPS" per droni e quadricotteri
Il sistema di posizionamento indoor Marvelmind, o Marvelmind Indoor “GPS”, è ampiamente utilizzato per droni o quadricotteri in molti modi diversi:
- Guida di droni autonomi per interni e per esterni. Droni per esterni: guida per “l'ultimo miglio”, che può essere di centinaia di metri se necessario, ma la distanza massima dal beacon mobile sul drone ai tre o più beacon fissi che lo servono non deve superare
- Tracciamento di droni indoor
- Atterraggio dei droni automatico indoor e outdoor o assistenza all'atterraggio dei droni
- Ispezione di magazzini con droni autonomi indoor
- Spettacoli di droni
Volo autonomo indoor con droni DJI
I droni DJI sono i droni più diffusi al mondo. Per i droni DJI in ambienti chiusi è disponibile una pagina dedicata: Come far volare un drone DJI in modo autonomo al chiuso?
L'ecosistema DJI è chiuso, almeno per le serie Phantom e Mavic. Pertanto è possibile tracciare il Phantom, ma non farlo volare in modo autonomo in ambienti chiusi (senza interventi di hacking più profondi).
Leggi qui per scoprire come scegliere tra DJI e Pixhawk.
Marvelmind Indoor "GPS" supporta PixHawk con ArduPilot e PX4
Marvelmind Indoor “GPS” supporta sia PixHawk con ArduPilot sia PX4:
L'utilizzo combinato di Marvelmind Indoor “GPS” e PixHawk è il modo più semplice e rapido per volare in autonomia al chiuso.
Sistema di posizionamento indoor per piccoli droni autonomi
Il sistema di posizionamento indoor per un drone piccolo non è significativamente diverso dagli altri sistemi di posizionamento indoor, come quelli utilizzati per droni più grandi o altri sistemi di posizionamento indoor 3D (XYZ).
L'unica particolarità è il peso del beacon mobile (tag) installato sul drone. Il problema si risolve utilizzando una versione alleggerita del Mini-TX, che prevede la rimozione della scocca, la rimozione della batteria o la sua sostituzione con una batteria molto leggera.
Inoltre, i droni più piccoli sono spesso essenziali: privi, ad esempio, di un computer di bordo o di un autopilota come Pixhawk e modelli simili. Tutta l'intelligenza proviene dalla stazione a terra. Esistono tuttavia delle eccezioni.
Scopri di più sui droni piccoliSistema di posizionamento indoor per spettacoli e sciami di droni
Gli sciami e gli spettacoli di droni possono includere decine o addirittura centinaia di droni. Quando volano all'aperto, il GPS RTK funziona molto bene. Ma il GPS RTK non funziona in ambienti chiusi. Non appena ci si sposta in ambienti chiusi o in altre aree GNSS-denied, bisogna dimenticarsi del GPS (GLONASS, Beidou, Galileo, ecc.)
Un tipico sistema di posizionamento indoor per droni si baserebbe su NIA, in cui il beacon mobile emette ultrasuoni. Tuttavia, in questo caso il numero pratico di droni supportati sarebbe 1-8, perché con NIA la frequenza di aggiornamento della posizione per drone diminuisce proporzionalmente al numero di droni.
IA deve essere utilizzata se lo sciame di droni indoor è composto da decine di droni. Tuttavia, in IA il beacon mobile ascolta gli ultrasuoni; pertanto devono essere adottate soluzioni speciali per contrastare il rumore delle eliche e garantire il corretto funzionamento del sistema. Scopri di più sulla soluzione.
Tracciare un singolo drone indoor in un unico ampio spazio aperto è molto semplice. Con uno Starter Set Super-MP o uno Starter Set NIA-SmallDrone, il sistema di tracciamento 3D preciso può essere configurato in 10-15 minuti, inclusi il disimballaggio e gli aggiornamenti software, su un set appena ricevuto. Se tutti gli aggiornamenti software iniziali sono stati completati prima della configurazione, il sistema può essere operativo in meno di un minuto.
Il volo autonomo è un compito molto più complesso, perché occorre tracciare con precisione un drone e integrare il suo autopilota con il drone/telaio, che è tipicamente composto da parti diverse (telaio, motori, driver dei motori, telemetria, telecomando). In aggiunta a ciò, l'autopilota deve essere integrato con il sistema di posizionamento indoor come descritto sopra.
Se il volo autonomo di un singolo drone è un compito impegnativo, il volo autonomo di uno sciame di droni rappresenta il vertice di questa piramide di complessità. È ancora più impegnativo, ma comunque realizzabile se affrontato un passo alla volta.
I droni piccoli sono troppo piccoli. I droni grandi sono troppo grandi
Avere un enorme sciame di droni piccoli e mettere in scena un bello spettacolo sarebbe fantastico. Tuttavia:
- Dimensione della batteria vs. durata dello spettacolo vs. dimensione del drone
- L'autopilota e il sistema di posizionamento indoor hanno una massa non nulla. Esiste un limite inferiore alla dimensione dei droni
- I droni necessitano di una direzione. La direzione si ottiene al meglio con due o più punti di posizione sui droni. Più sono distanti, migliore è la precisione angolare
Se i droni sono troppo grandi:
- È difficile mantenerli separati. Serve una distanza di sicurezza maggiore tra di essi e, di conseguenza, uno spazio più ampio per lo spettacolo
- I droni più grandi sono più pesanti, più rumorosi e più pericolosi. Il rumore e le reti di protezione possono rovinare l'intera idea dello spettacolo
Tenere i droni convinti di essere soli
In molti casi è possibile impostare il volo autonomo di più droni in modo che non siano nemmeno consapevoli dell'esistenza di altri droni intorno a loro. Credono di essere così unici e così eccezionali. È nel tuo interesse mantenerli in questa ingenua convinzione, perché è il modo più semplice per creare sciami di droni.
Come discusso sopra, la prima cosa da decidere è se ti serve la direzione basata sui Beacon Abbinati. Se ti serve, occorrono due beacon mobili per drone. Se non ti serve, basta un solo beacon mobile per drone.
Configurazione consigliata per spettacoli di droni indoor
Con IA la frequenza di aggiornamento della posizione per drone non dipende dal numero di droni: da 8 a 20 Hz per drone anche per sciami numerosi. Il rumore delle eliche viene superato da filtri DSP netti, da un microfono posto sopra le eliche e da uno speciale deflettore ultrasonico. MF NIA rimane una buona alternativa per i droni particolarmente rumorosi quando ce ne sono fino a 8 circa
Droni autonomi per la scansione e l'ispezione automatizzate
Riceviamo ogni settimana richieste di droni autonomi o di sistemi di posizionamento indoor per droni autonomi indoor, principalmente per l'ispezione di magazzini, la scansione automatizzata di codici a barre o la lettura RFID.
Esiste senza dubbio una solida necessità per questo compito e un forte interesse a realizzarlo tramite droni.
Costruire un sistema di questo tipo per applicazioni reali è un compito complesso ma realizzabile. Discutiamo i dettagli dell'implementazione.
La fragilità della soluzione è la preoccupazione pratica più significativa. Esistono tuttavia soluzioni e persino alternative robuste.
Scopri di più sulle soluzioni di scansione automatica
Costruire correttamente un sistema di posizionamento indoor per quadricotteri
Esistono diversi aspetti, piuttosto semplici, da tenere in considerazione per volare con successo in ambienti chiusi:
Raccomandazioni di base e pratiche per la configurazione del sistema Indoor “GPS” per l'utilizzo con copter/droni autonomi indoor e outdoor
Consigli pratici ed esempi su come installare il sistema Marvelmind Indoor “GPS” per ottenere le migliori prestazioni in diverse applicazioni e configurazioni
Video YouTube che spiega come posizionare correttamente i beacon fissi per ottenere una buona precisione in Z. Se non puoi seguire i consigli perché il tuo ambiente non consente di utilizzare la configurazione Precise Z con 4+2 beacon fissi, ricorda che questa configurazione è raccomandata solo per utenti avanzati e solo quando una configurazione con quattro beacon fissi sopra l'area di volo, molto più semplice, robusta e persino più precisa, non può essere utilizzata o risulta impraticabile
Piattaforma di atterraggio autonoma per droni
È possibile costruire una piattaforma di atterraggio autonoma per un drone. Può anche essere mobile:
- Si posizionano quattro Super-Beacons fissi rivolti verso l'alto sui bordi della piattaforma. Più grande è la piattaforma, migliore è la precisione della distanza
- Si montano due Super-Beacons mobili rivolti verso il basso
Il drone vola utilizzando il normale RTK GPS o anche il GPS quando è lontano, fino a 30 m dalla piattaforma. È agganciato alle coordinate Indoor “GPS” e atterra sulla base di queste coordinate. Come accennato, la piattaforma può essere statica rispetto alla Terra o in movimento. Per il drone non fa differenza. Quindi è possibile atterrare con precisione, ad esempio, su un veicolo in movimento.
Requisiti per il sistema di posizionamento indoor per droni
Consulta la pagina Prodotti per le varie opzioni di starter set.
Tieni presente che solo tre beacon fissi offrirebbero scarsa resilienza contro le ostruzioni per il tracciamento 3D (XYZ). Qualsiasi occlusione di un beacon fisso, ovvero una situazione di assenza di linea visiva/uditiva diretta, porterà all'assenza di tracciamento o a un tracciamento errato, come nel GPS: “nessuna visibilità dei satelliti = nessuna coordinata GPS = nessun tracciamento”.
Pertanto raccomandiamo almeno una ridondanza N+1 per i beacon fissi. Ed è per questo che i nostri starter set per il 3D sono composti da 4 beacon fissi.
Ancora meglio è avere una ridondanza 2N con sottomappe 3D completamente sovrapposte. Ciò corrisponderebbe a 3+3 o 4+4 beacon fissi. Il sistema sceglierebbe automaticamente la sottomappa migliore per il tracciamento. Un sistema di questo tipo è molto resiliente e, con un corretto posizionamento dei beacon, è possibile volare anche in ambienti complessi con colonne, ad esempio, senza problemi di tracciamento.
La chiave per un eccellente tracciamento è garantire una copertura adeguata in ogni punto di volo. Ciò significa che i beacon mobili sul drone devono avere tre o più beacon fissi appartenenti alla stessa sottomappa, con una linea visiva/uditiva diretta e libera entro 30 m.
Il corretto posizionamento è di solito fondamentale e vitale per i droni. A cosa prestare attenzione?
Tecnologie alternative: sistemi UWB, ottici e di motion capture
Sistemi basati su UWB
I sistemi di posizionamento indoor per droni basati su UWB non differiscono molto in linea di principio dal Marvelmind Indoor “GPS”. Naturalmente, la tecnologia sottostante è diversa (tempo di volo dell'UWB rispetto al tempo di volo degli ultrasuoni). Ma l'architettura e gli elementi della rete sono molto simili.
Differenze pratiche tra UWB e Marvelmind Indoor “GPS”:
- UWB è circa dieci volte meno preciso degli ultrasuoni, ovvero i droni sono meno stabili in volo
- Tuttavia, in linea di principio UWB non è influenzato dal rumore acustico dei droni
- In linea di principio UWB può supportare più droni contemporaneamente. Il fatto che UWB supporti davvero più droni nella realtà, e la conseguente frequenza di aggiornamento per drone, dipende dall'implementazione del sistema UWB. I sistemi basati su IA possono facilmente rivaleggiare con i sistemi basati su UWB in termini di capacità e superarli in termini di precisione di un fattore dieci
Sistemi ottici: codici QR intorno
Diventa sempre più popolare grazie alla potenziale semplicità:
- Una fotocamera è rivolta verso il basso, verso codici QR (o altri pattern speciali) sul pavimento. I codici QR forniscono sia la posizione sia la direzione
- I codici QR possono trovarsi sopra i droni (soffitti), se più comodo
- I codici QR possono trovarsi intorno al drone, ma in tal caso sono necessarie più fotocamere o speciali fotocamere “fish-eye”
Pro: sistema di posizionamento relativamente economico; non servono beacon attivi intorno.
Contro: necessità di codici QR intorno, a volte indesiderati o addirittura impossibili da installare; requisiti di illuminazione speciale; sistema basato su triangolazione, quindi i codici QR devono essere fitti e abbastanza vicini, altrimenti la precisione della posizione ne risente.
Considera un'alternativa: Piattaforma di atterraggio autonoma per droni.
Sistemi basati su motion capture
Gli spettacoli di droni molto impressionanti ci portano a credere che i droni siano così intelligenti. Tuttavia, questa visione è molto ingannevole. Il sistema di posizionamento è la perla della configurazione, non i droni. I droni sono piuttosto stupidi. Non sono nemmeno consapevoli di essere tracciati. Inoltre, sono controllati interamente da remoto sulla base dei dati di posizione provenienti dal sistema di tracciamento. Quindi sono ancora più stupidi. Ma va bene così. Non importa come venga raggiunto il risultato, purché la performance sia impressionante e davvero impressionante.
- Sono costosi o molto costosi perché richiedono fotocamere a infrarossi veloci e ad alta risoluzione, molte connessioni dati (cablaggi) tra le fotocamere e il computer centrale, un computer potente e costoso e un'illuminazione a infrarossi speciale
- Sono naturalmente limitati nell'area coperta perché la posizione si basa sulla triangolazione e, in genere, sono limitati a circa 10x10 m
- Dal lato positivo, i tracker sui droni sono leggeri e passivi, semplici riflettori di luce
Esempi di implementazione di posizionamento indoor preciso, tracciamento e navigazione per droni con Marvelmind Indoor "GPS"
Tracciamento preciso (±2 cm) di un quadricottero DJI Phantom indoor in 3D (XYZ)
- Tracciamento preciso in X,Y,Z (vista XY + vista XZ + vista YZ)
- Dati grezzi e dati post-elaborati dal Player del Dashboard; si noti che oggi la stessa funzione è disponibile non nella post-elaborazione ma nel Player in Tempo Reale
- L'ecosistema DJI è chiuso, almeno per le serie Phantom e Mavic. Pertanto è possibile tracciare il Phantom, ma non farlo volare in modo autonomo in ambienti chiusi (senza interventi di hacking più profondi)
- Scopri di più su Volo autonomo indoor con droni DJI
Tracciamento preciso (±2 cm) di un quadricottero DJI Phantom outdoor in 3D (XYZ)
- Tracciamento preciso (±2 cm) in XYZ (vista XY + vista XZ + vista YZ), come sopra, ma outdoor
- La stessa configurazione Precise-Z composta da 4+2 beacon fissi è utilizzata in questa demo e in quella precedente. Per ulteriori informazioni consulta il Manuale di Posizionamento
- Scopri di più su Volo autonomo indoor con droni DJI
Volo completamente autonomo indoor
Un piccolo copter vola in modo completamente autonomo affidandosi a Marvelmind Indoor “GPS”
Utilizzo di IA per il tracciamento di droni indoor e per gli sciami di droni indoor
Con una combinazione di soluzioni è possibile utilizzare IA per il posizionamento di droni indoor:
- Speciale deflettore ultrasonico che protegge il microfono dal rumore delle proprie eliche
- Posizionamento dei beacon fissi chiaramente al di sopra del drone
- Utilizzo di filtri DSP speciali, netti e stretti
Tracciamento indoor di droni piccoli e micro-droni
È possibile tracciare anche micro-droni (meno di 100 g) con l'aiuto dei beacon Mini-TX.
Starter Set NIA-SmallDrone è progettato specificamente per questo tipo di droni.
La configurazione minima per il tracciamento del drone sarebbe qualsiasi set NIA con capacità 3D. Ad esempio, tre beacon fissi + 1 beacon mobile + 1 modem e Non-Inverse Architecture (NIA) o Multi-Frequency NIA (MF NIA) sarebbero già sufficienti per il drone.
Droni per l'ispezione di magazzini
L'utilizzo di droni per l'ispezione di magazzini è piuttosto diffuso: trovare pallet smarriti, sicurezza, ecc. Sì, è un compito fattibile ma in pratica molto complesso:
- Ambiente in generale molto impegnativo
- I droni cadono e si rompono, alto costo dell'errore
- I droni sono potenzialmente pericolosi da far volare e difficili da sviluppare e utilizzare
Tuttavia, la soluzione è molto promettente. Pertanto, i costruttori di droni o i costruttori di sistemi per magazzini utilizzano il nostro sistema di posizionamento indoor per tali soluzioni. Nel video spieghiamo le peculiarità dell'ambiente (corridoi stretti e scaffalature alte), come le peculiarità influenzano la precisione e come costruire il sistema in modo ottimale.
