Справочник
Оптический поток: удержание позиции без спутников
Камера, смотрящая вниз, заменяет GNSS на высоте до десятка метров. И только там.
Что измеряет датчик
Камера, направленная вниз, сравнивает соседние кадры и вычисляет, на сколько пикселей сместилась картинка. Это угловая скорость смещения, а не линейная.
Чтобы превратить её в скорость в метрах в секунду, нужна высота. Поэтому датчик оптического потока всегда работает в паре с дальномером — сам по себе он бесполезен.
Интегрируя скорость, контроллер получает смещение и может удерживать позицию. Ошибка при этом накапливается, но скорость интегрируется один раз, поэтому она растёт линейно со временем — а не как квадрат и куб времени у инерциальной системы.
| Условие | Работает | Почему |
|---|---|---|
| Высота 0,3–10 м | да | картинка в фокусе, масштаб известен |
| Высота более 15–20 м | нет | дальномер не достаёт, детали мельчают |
| Освещённость менее 10–20 лк | нет | кадр смазан и зашумлён |
| Однородная поверхность | нет | нечего сопоставлять между кадрами |
| Вода, снег, свежий асфальт | нет | ложное или нулевое смещение |
| Трава, гравий, бетон с фактурой | да | достаточно деталей |
Почему нужен дальномер
Одно и то же угловое смещение на высоте 1 м и на высоте 10 м означает разную скорость — отличающуюся в десять раз.
Ошибка высоты прямо переходит в ошибку скорости. Поэтому дальномер должен быть надёжным: над водой и над мокрым асфальтом одноточечный лазер даёт выбросы, и вместе с ними выбрасывает скорость.
Хорошая практика — многозонный или ультразвуковой дальномер в дополнение к лазерному, с логикой отбраковки выбросов.
Где это незаменимо
Помещения и подземные сооружения, где спутников нет вовсе. Оптический поток вместе с дальномером даёт устойчивое висение без внешней привязки.
Посадка на подвижную платформу: спутниковая координата платформы и аппарата содержит общую ошибку, а оптический поток измеряет относительное смещение напрямую.
Резерв на случай потери спутников: при кратковременном пропадании аппарат не уходит, а удерживает позицию по земле.
Монтаж и настройка
Камеру ставят строго вертикально вниз и в стороне от винтов: возмущённый воздух и мелькающие лопасти портят кадр.
Объектив должен быть сфокусирован на рабочей высоте, а не на бесконечности. Расфокусированная картинка убивает точность.
Подсветка помогает в помещении, но её источник не должен попадать в кадр напрямую — иначе датчик будет следить за бликом, а не за полом.
Дальномеры в каталоге
Позиции каталога, к которым относится всё сказанное выше.
Ультразвуковой датчик расстояния DFRobot SEN0307, 2–500 см, аналоговый выход
Разделы каталога по теме
Рядом по теме
- Лидар против одноточечного дальномера: что ставить на БПЛАДля удержания высоты над полем нужна одна точка. Для облёта препятствий — облако. Это разные приборы и разные деньги.
- INS без спутника: откуда берётся уход и сколько он составляетИнерциальная система не «теряет» точность постепенно: ошибка координат растёт как квадрат, а от гироскопа — даже как куб времени.
- RTK против обычного GNSS: за что платят сантиметрамиРазница не в приёмнике и не в антенне, а в том, что рядом стоит вторая точка с известными координатами.