Развертывание ЛНС

Комплект программно-аппаратных средств ЛНС характеризуется наличием инфраструктуры опорных точек, которая должна быть развернута и предварительно настроена надлежащим образом непосредственно перед проведением работ – испытаний, экспериментальных исследований и эксплуатацией.

Развертывание ЛНС с помощью терминала ПК

Данный раздел посвящен методике развертывания прототипа программно-аппаратного комплекса на произвольной территории и подготовке его к работе.

Перечень необходимых для развертывания комплектующих представлен в таблице 3.1.1.

Требования к месту развертывания ЛНС:

— Устройство содержит интерфейс USB TYPE-C в количестве 1 шт. и UART в количестве 2 шт.

— Возможность конструктивного размещения опорных точек (на потолке, стенах, штативах).

Порядок развертывания локальной навигационной системы на произвольной территории:

1. Подсоединить антенны к опорным точкам и носимым модулям (рисунок 3.1.1);

2. Разложить штатив и прикрепить к нему внешний аккумулятор (рисунок 3.1.2);

3. Прикрепить к штативу опорную точку и подключить ее к внешнему аккумулятору с помощью USB TYPE-C (рисунок 3.1.3);

4. Определить систему координат (СК), связанную с выбранной территорией, – прямоугольная декартова (правая тройка). При размещении в помещении оси рекомендуется располагать сонаправлено со строительными осями помещения;

5. Расположить опорные точки по периметру таким образом, чтобы область потенциального нахождения носимых модулей оказалась внутри «рабочей зоны» - многоугольника, вершинами которого выступают опорные точки. Высоту расположения опорных точек рекомендуется выбирать как можно больше для обеспечения прямой видимости как между опорными точками, так и между опорными точками и носимыми модулями;

6. Осуществить измерение трехмерных координат всех опорных точек в выбранной СК с помощью лазерного измерительного оборудования. Погрешность измерения координат опорных точек существенно влияет на эффективность работы ЛНС (погрешность определения координат носимых модулей), поэтому координаты опорных точек должны быть измерены максимально точно.

Для получения максимально точных результатов. Рекомендуемое лазерное оборудование изображено на рис. 3.1.4. Слева представлен лазерный уровень Stand T5, позволяющий задать прямоугольную систему координат. Уровень формирует 2 вертикальные плоскости с углом между ними, равным 90 градусов, и одну горизонтальную плоскость. Справа показан лазерный дальномер ADA Comso 70, обеспечивающий миллиметровую точность измерения расстояния. Для развертывания системы потребуется 2 лазерных уровня и 1 лазерный дальномер.

Методика расстановки опорных точек и измерения их координат:

— разместить первую опорную точку (А1) в начале координат (0,0) (принято называть Ведущая опорная точка, она всегда одна, все остальные опорные точки – Ведомые). Разместить один лазерный уровень таким образом, чтобы одна из его вертикальных плоскостей совпадала с осью 0Х (рис. 3.1.5);

— разместить второй уровень таким образом, чтобы одна из вертикальных плоскостей совпала с плоскостью, перпендикулярной оси 0Х. С помощью лазерного дальномера измерить расстояние \(R_{y}\) (рис. 3.1.6);

— разместить опорные точки вдоль формируемых уровнями параллельных вертикальных плоскостей и измерить расстояния между каждой опорной точкой и первой опорной точкой (рис. 3.1.7). Тогда планарные координаты опорных точек рассчитываются следующим образом:

\(x_{1} = \{0,   0 \}              (1)\)

\(x_{2} = \{R_{y},   0 \}             (2)\)

\(x_{3} = \{ \sqrt{R_{3}^2-R_{y}^2},   R_{y} \}     (3)\)

— опорные точки выравниваются по высоте с помощью горизонтальной плоскости, формируемой лазерным уровнем.

Для числа опорных точек, превышающих 3, установка и определение координат производится аналогичным образом.

7. Зафиксировать локальные координаты опорных точек и глобальные координаты Ведущей опорной точки (та, у которой локальные координаты (0,0)). Глобальные координаты Ведущей опорной точки можно измерить с помощью ГНСС приемника (при наличии приемника и навигационного поля), либо определить по картам.

8. Сконфигурировать каждую опорную точку. Для этого необходимо отключить опорную точку от внешнего аккумулятора и подключить USB в ПК. Далее установить соединение ПК и опорной точки с помощью терминала (например, TeraTerm https://teratermproject.github.io/index-en.html) (рисунок 3.1.8)

Как только установиться соединение, необходимо прописать в терминал команду «stop» и нажать «Enter» (рисунок 3.1.9).

Теперь можно вносить данные в память навигационного модуля. В навигационном модуле можно настроить параметры, представленные в таблице 3.1.1.

Для Ведущей опорной точки необходимо сконфигурировать следующие параметры: NUMBER, ROLE, X, Y, Z, TXRATE, LAT, LON, ALT, ANGLE.

Например, необходимо внести следующие параметры:

• NUMBER = 1
• ROLE = 1
• X = 0.0
• Y = 0.0
• Z = 0.0

TXRATE = 200000 (навигационное решение 5 раз в секунду, должно быть настроено по умолчанию, поэтому можно не задавать)

• LAT = 55.7526823
• LON = 37.6193833
• ALT = 166.5
• ANGLE = 25.5

Для вноса этих параметров в навигационный модуль необходимо прописать следующие команды в терминал (рисунки 3.1.10-3.1.15):

• 1. stop
• 2. setnum 1
• 3. setmaster 1
• 4. setxyz 0.0 0.0 0.0
• 5. settxrate 200000
• 6. setlla 55.7526823 37.6193833 166.5 25.5
• 7. save

Для проверки корректного вноса параметров необходимо отправить в терминал команду «stat», чтобы навигационный модуль вывел всю информацию, записанную во флеш-память.

Если все параметры внесены верно, то можно отключить навигационный модуль от ПК и подключить к внешнему аккумулятору.

Для Ведомых опорных точек необходимо сконфигурировать следующие параметры: NUMBER, ROLE, X, Y, Z, LAG.

Например, необходимо внести следующие параметры:

• NUMBER = 2
• ROLE = 0
• X = 10.0
• Y = 0.0
• Z = 1.0
• LAG = 30000

LAG (Не должно быть больше TXRATE, указанного у Ведущей опорной точки, должно быть больше или равно 20000, рекомендуемые значения для Ведомых опорных точек: 30000, 35000, 40000, 45000, 50000, и т.д. По умолчанию должно быть настроено, можно не задавать)

Для вноса этих параметров в навигационный модуль необходимо прописать следующие команды в терминал (рисунки 3.1.17-3.1.15):

• 1. stop
• 2. setnum 2
• 3. setmaster 0
• 4. setxyz 10.0 0.0 1.0
• 5. setlag 30000
• 6. save

Для проверки корректного вноса параметров необходимо отправить в терминал команду «stat», чтобы навигационный модуль вывел всю информацию, записанную во флеш-память.

Если все параметры внесены верно, то можно отключить опорную точку от ПК и подключить к внешнему аккумулятору.

После выполнения вышеописанных пунктов система готова к работе.

Далее необходимо настроить носимые модули. Для этого необходимо их также подключить к ПК, открыть терминал и настроить следующие параметры: ROLE, TAGH, DFLAG

Например, необходимо настроить носимый модуль следующим образом:

• ROLE = 2
• TAGH = 1.7 (высота метки 1.7 м (нужно только для 2D решения))
• DFLAG = 1 (1 – значит навигационная решение в 3D)

Для вноса этих параметров в навигационный модуль необходимо прописать следующие команды в терминал (рисунки 3.1.23-3.1.27):

• 1. stop
• 2. setmaster 0
• 3. settagh 1.7
• 4. setdflag 1
• 5. save

Для проверки корректного вноса параметров необходимо отправить в терминал команду «stat», чтобы навигационный модуль вывел всю информацию, записанную во флеш-память.

Далее можно проверить, что носимый модуль выдает навигационное решение. Если опорные точки настроены и запитаны, то носимый модуль должен начать печать в терминал строки [RECEIVE] и [SOLVE], после того как ему в терминал будет прописана команда «start». Например:

• [SOLVE] ID: 146.198.116.15.65.49.187.13 X: 2.70 Y: 1.38 Z: 1.00 sqnum: 122 anum: 4
• [RECEIVE] ID: 227.40.0.16.183.95.32.16 X: 0.00 Y: 0.00 Z: 2.00 sqnum: 123 number: 1
• [RECEIVE] ID: 155.67.35.64.129.80.104.205 X: 5.00 Y: 0.00 Z: 2.00 sqnum: 123 number: 4
• [RECEIVE] ID: 15.210.208.13.5.32.163.13 X: 5.00 Y: 3.00 Z: 2.00 sqnum: 123 number: 3
• [RECEIVE] ID: 182.209.208.77.5.32.163.13 X: 0.00 Y: 3.00 Z: 2.00 sqnum: 123 number: 2
• [SOLVE] ID: 146.198.116.15.65.49.187.13 X: 2.64 Y: 1.37 Z: 1.00 sqnum: 123 anum: 4

Если все параметры внесены верно, то можно отключить навигационный модуль от ПК и подключить к БПЛА через UART. В UART носимый модуль будет отправлять координаты уже не в локальной системе, а в глобальной широте и долготе в формате NMEA, так, что модуль будет полноценно заменять ГНСС-приемник на БПЛА.

При наличии свободного навигационного модуля можно сконфигурировать его как отладочное устройство (команда «setmaster 3»), запустить его командой «start», и тогда, он будет принимать сигналы от всех опорных точек и телеметрию с носимых модулей. Таким образом, можно через терминал следить за корректность работы ЛНС.