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GPS Implementierung von Peter Muehlenbrock ("Salvo") für Mikrokopter/FlightCrtl
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Stand 21.1.2008
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Verwendung der SW ohne Gewaehr. Siehe auch die Lizenzbedingungen in File Licensce_LPGL.txt und Licensce_GPL.txt
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Die Version basiert auf Holgers V00.67g.
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Hardware-Voraussetzungen:
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Kalibrierter Kompass vom Typ CMPS03, waagrecht eingebaut
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GPS Modul vom Typ ublox, Die Meldungungen "NAV_STATUS", "NAV_POSUTM" und "NAV_VELNED"
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mussen mit 4 HZ Updaterate aktiviert sein. Alle Meldungen im NMEA Format muessen deaktivert sein.
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Anschluss an RX Port der FlightCRtl. Baudrate ist 57600 wie beim Kopter Tool.
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Software-Voraussetzungen:
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In timer0.h muss die Ausrichtung des Kompasses bezogen auf die Nordachse des Kopters
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eingetragen sein. Wenn KOMPASS_OFFSET > 0 wird dieser Wert genommen
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Wenn KOMPASS_OFFSET = 0 ist wird der UserParameter4 verwendet (=hexfile). Da die Userparameter nur ein Byte lang sind werden
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Offsets von 0...358 Grad durch einen Wert von 0...179 dargestellt.
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Betriebs-Voraussetzungen:
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Damit der Kompass sauber funktioniert, muss die waagrechte Lage (Gashebel Vollanschlag und Gier rechts)
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im Eeprom abgespeichert worden sein.
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Parametrierung:
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Der GPS Hold Regler ist ein PID Regler, der ueber die UserParameter1(P), 2(I) und D(3) gesteuert wird.
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UserParameter1 beschreibt den P(roportional)-Anteil, UserParameter2 den I(ntegral)-Anteil und UserParameter3 den D(ifferential)-Anteil.
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Hier kann und muss gespielt werden.Alle Parameter koennen direkt im Mikrokoptertool in den Settings eingestellt werden.
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Der P-Anteil wirkt einer Lageänderung entgegen. Je größer er ist, desto geringer die Regelabweichung, desto höher aber auch die Schwingneigung.
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Der D-Anteil wirkt einer Geschwindigkeitsänderung entgegen und dient zur Reduzierung von Schwingungen, darf aber auch nicht zu gross sein.
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Der I-Anteil dient nur dazu die Lageabweichung auf Null zu bringen.
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P und D Anteil mussen gut aufeinander abgestimmt sein, damit die Einschwingzeit klein bei gleichzeitig geringer Schwingneigung ist.
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Standarddwerte für P,I,D sind 80,16,80.
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Wenn alle 0 sind, ist der Regler deaktiviert.
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Voraussetzungen für GPS_Hold:
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Neben den genannten HW und SW Voraussetzungen muß beim Kalibrieren das GPS MOdul bereits Positionsdaten liefern.
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Nur dann wird die Home Position abgespeichert und nur dann wird GPS_Hold aktiviert.
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Kenntlich gemacht wird dies durch einen etwas längeren Piepser nach dem Kalibrieren. Die Rote Led auf der FlightCrtl blitzt bei jedem Empfang eines kompletten
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und korrekten Meldungsset ( "NAV_STATUS", "NAV_POSUTM" und "NAV_VELNED").
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Das GPS Aktiv Flag im Setting muss aktiviert sein.
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Eine Ausrichtung des Kopters nach Nord etc. ist nicht erforderlich.
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Aktivierung GPS_Hold im Flug:
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Wenn alle genannten Voraussetzungen erfüllt sind, wird GPS Hold im Flug automatisch aktiviert, sobald der Nick und Roll Stick
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für ca. 500msec in Neutrallage sind. Weicht einer der Sticks davon ab (Parameter GPS_STICK_HOLDOFF) oder liefert das GPS Modul oder fällt der
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Kompass aus wird GPS_Hold sofort deaktiviert.
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Damit kann jederzeit die manuelle Kontrolle wieder übernommen werden.
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GPS_Hold regelt nur horizontale Abweichungen, keine Hoehe.
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Der Magnetkompass wird nur in waagrechter Lage dazu benutzt einen internen aus dem Giergyro ermittelten "Ersatz"kompasswert
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nach zu kalibrieren. Daher funktioniert die Bstimmung der Kopterausrichtung in jeder Lebenslage, sofern nur ab und zu
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der Magnetkompass in die waagrechte Lage kommt. Da der Giergyro per Kompass automatisch offsetkorrigiert wird, ist er spätestens nach
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einigen wenigen Minuten auch bei Temperatursprüngen ausreichend stabil.
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Ein 3D Kompass ist damit überflüssig.
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Die GPS Regelung benötigt zwar pro Durchlauf eine erhebliche Rechenzeit. Da sie aber nur einmal je neuem Meldungsblock vom
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GPS Modul (also alle 250ms) aufgerufen wird, wird die Gesamtbelastung der CPU nur minimal erhöht.
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Ein externes Naviboard ist daher nicht notwendig.
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GPS Rücksturz zur Basis (GPS Home) Funktion
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Voraussetzungen wie bei GPS Hold.
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Die Funktion kann im Flug aktiviert werden durch Setzen des Hoehenreglerschalters.
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Holgers Code habe ich so abgeändert daß der Höhenregler mit "Parameter_MaxHoehe" ab 50 aktiviert wird.
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Mit einem Schalter mit Neutrallage können damit die Funktionen
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Alles aus - Hoehenregler ein, GPS Home Aus - Hoehenregler Ein UND GPS Home ein
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aktiviert werden. Ist noch nicht die beste Lösung und werde ich noch anpassen
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Weitere Änderungen:
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-Bei Unterschreiten der eingestellten Warnschwelle für UBAT ertönt zunächst wie gewohnt der Piepser. Geht die Spannung weiter
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runter wird zwangsweise die Gaseinstellung langsam reduziert um den Kopter zum Landen zu bringen.
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-Der Ausgang PC6 kann benutzt werden um einen Externen Multiplexer zu schalten. Dieser schaltet entweder die GPS Daten
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(Wenn Motoren eingeschaltet sind)  oder den Ausgang des Bluetoothmoduls (wenn Motoren ausgeschaltet sind)  auf den RX
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Eingang der FlightCrtl. Damit kann eine zweite UART Schnittstelle bzw. die manuelle Umschaltung entfallen
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-Bei vorhandenem Kompass wird eine automatische Kompensation der Giergyrodrift durchgeführt.
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