GPS Betaflight – połączenie i konfiguracja

W tym artykule dowiemy się, jak podłączyć modułu GPS do kontrolera lotu oraz jak przebiega konfiguracja GPS w Betaflight. Poradnik możemy wykorzystać także do oprogramowania INAV.

Jest to jeden z serii artykułów o oprogramowaniu Betaflight. Pozostałe poradniki z serii:

• BETAFLIGHT 4.0 – konfiguracja i ustawienia
• Betaflight Modes – tryby lotu w Betaflight
• FeedForward Betaflight – czułość drążków niezależna od PID
• D_min Betaflight – nowy sposób ustawiania PID -ów
• Betaflight GPS Rescue Mode – RTH – awaryjny powrót drona

GPS w Betaflight – informacje wstępne

Montując moduł GPS do naszego kontrolera lotu wyposażonego w Betaflight otrzymamy kilka bardzo przydatnych funkcji w naszym dronie:

• Pomiar aktualnej prędkości lotu (km/h),
• Współrzędne geograficzne miejsca przelotu,
• Pomiar całkowitej przebytej trasy modelem, a także aktualną (przybliżoną) odległość od miejsca startu,
• Możliwość awaryjnego powrotu drona – tryb GPS RESCUE Mode, opisany szczegółowo w artykule: Betaflight GPS Rescue Mode – RTH – awaryjny powrót drona

Musimy jednak pamiętać, że obsługa modułów GPS w Betaflight cały czas jest w fazie testów i ulepszeń. Kolejne aktualizacje Betaflight wnoszą zazwyczaj także poprawki obsługi GPS, lecz nadal zdarzają się sporadyczne problemy z modułami GPS. Obsługa modułu GPS w oprogramowaniu Betaflight jest bardzo ograniczona i traktowana, jako ostateczna możliwość awaryjnego powrotu drona i to z pewnym ALE. Gdy odzyskamy kontrolę nad modelem, czy wizję wideo powinniśmy niezwłocznie przejść znów na sterowanie ręczne. Całkowite, autonomiczne loty po wytyczonych przez nas punktach na trasie oraz autopowrót i lądowanie umożliwi nam wyłącznie oprogramowanie INAV.

Kompas i barometr…

W przypadku oprogramowania Betaflight nie jest wymagane posiadanie kompasu. Jeżeli, nasz kontroler lotu nie posiada magnetometru – możemy oczywiście zakupić moduł GPS z wbudowanym kompasem. Nie da to nam jednak nic więcej, poza możliwością wyświetlenia ,,cyfrowego” kompasu na OSD w wizji FPV (wirtualna róża kierunków świata). Nawet w trybie GPS RESCUE kompas jest pomijany.
Zupełnie inaczej jednak wygląda sprawa z barometrem. To dzięki niemu kontroler lotu wylicza aktualną wysokość naszego modelu. Zatem, gdy go brakuje w kontrolerze lotu, to aktualna wysokość zostanie odczytana z modułu GPS i danych z satelitów. I tu możemy się zdziwić – podana będzie wysokość nad poziomem morza 😉 Zatem najlepiej posiadać kontroler lotu wyposażony w barometr.
Poniżej znajdziecie popularnie montowane moduły GPS w modelach FPV :

• Beitian BN-880
• Dual BN-220
• Matek Systems M8Q
• HGLRC M8N GPS Module

Przykładowe FC, najchętniej kupowane do dronów FPV z modułami GPS:

• Matek F722-SE
• Matek F405-STD
• Holybro Kakute F4 V2
• Matek F405-CTR
• Omnibus F4

Podłączenie GPS do kontrolera lotu (FC)

Sposób podłączenia większości dostępnych na rynku modułów GPS jest taka sama. Do wolnego (niewykorzystywanego) portu UART w FC podłączamy wyprowadzenia modułu GPS następująco:

• VCC (czasami opisane także jako 5V) – łączymy z wyprowadzeniem +5V kontrolera lotu,
• GND – masa, także z GND w FC,
• TX – linia transmisyjna – podłączamy do wyprowadzenia RX w FC,
• RX – -||- odbiorcza – łączymy z linią TX w FC,
• SDA z SDA,
• SLC z SCL.

Wyjścia w modułach GPS opisane, jako SDA oraz SCL służą do zmiany wewnętrznych ustawień samego modułu. Są także wykorzystywane do przekazywania danych z wbudowanego w GPS kompasu. Jeżeli posiadany przez nas moduł GPS nie posiada wbudowanego kompasu – wyjść SDA i SCL nie musimy lutować do kontrolera lotu. Dodatkowo – na chwilę obecną Betaflight nie odczytuje danych z kompasu wbudowanego w moduły GPS – tę rolę spełnia za to oprogramowanie INAV.

Orientacja i montaż

Montując moduł GPS do kontrolera lotu nie możemy zapomnieć o ich właściwej orientacji. Kontrolery lotu mają zawsze na sobie nadrukowaną strzałkę oznaczającą właściwy kierunek montażu w ramie. Kierunek grota strzałki powinien zawsze wskazywać przód modelu:

Czasami właściwy montaż utrudnia umiejscowienie portu micro USB. Wobec tego wiele osób umieszcza swoje kontrolery lotu w innej orientacji, niż wskazuje nadrukowana strzałka. Zatem pamiętajmy, by wprowadzić odpowiednie kąty aktualnego położenia akcelerometru i ew. magnetometru w zakładce Configuration.
Ta sama sytuacja jest w przypadku modułów GPS. Te, które mają wbudowany kompas – także będą posiadały na swojej obudowie nadrukowaną strzałkę. Moduły niezawierające kompasu zazwyczaj takiej strzałki nie posiadają, a ich montaż może być dowolny (pomijając oczywiście do góry nogami). Wszelkie elementy zakrywające antenę odbiorczą GPS będą skutecznie pogarszały szybkość i ilość odnajdywanych satelitów. Zatem moduł GPS powinien znajdować się możliwie najdalej od wszelkich źródeł zakłóceń – nadajnika i anteny FPV, silników, czy kabli zasilających. Jeden z moich modeli moduł GPS ma tak zamontowany:

I muszę przyznać, że spisuje się bardzo dobrze. Niektórzy jeszcze używają dodatkowo maszt (przykładowy pod tym linkiem (kilk)) i dopiero na nim montują moduł GPS. Rozwiązanie idealne dla samego modułu, bo izoluje go od wszelkich źródeł zakłóceń w modelu, lecz także powiększa jego wagę i pogarsza aerodynamikę.

Samo dodanie modułu GPS sprawi, że nasz model ,,przytyje” o ok ~10 gramów.

Konfiguracja GPS w Betaflight

Przed nami ostatni już etap pracy z modułem GPS. Podłączmy kontroler lotu z zamontowanym GPS do komputera oraz włączmy program Betaflight Configurator. Przejdźmy teraz do zakładki PORTS, a następnie w sekcji Sensor Input odszukajmy port UART, do którego podłączyliśmy moduł GPS. Przy tym porcie wybierzmy z listy GPS i ewentualnie szybkość transmisji danych. Domyślnie jest to wartość 57600:

Po wybraniu właściwych ustawień zapisujemy je klikając przycisk Save and Reboot. Kontroler lotu uruchomi się ponownie.

Teraz przejdźmy do zakładki Configuration. W sekcji GPS musimy:

• włączyć obsługę modułu GPS – przesuwając suwak włącznika GPS,
• wybrać właściwy protokół spośród: UBLOX / ENMEA,
• włączyć auto konfigurację modułu GPS – przesuwając suwak przy pozycji Auto Config

Teraz pozostało zapisać wybrane ustawienia klikając przycisk Save and Reboot. Kontroler lotu znów uruchomi się ponownie.

Jeżeli wszystko działa prawidłowo, powinniśmy ujrzeć w zakładce SETUP podobny rezultat do poniższego:

Dodatkowo, po włączeniu opcji Enable Expert Mode i wejściu do zakładki GPS powinniśmy ujrzeć mapę naszej aktualnej lokalizacji:

Pamiętajmy, że niektóre moduły GPS używane w budynkach potrzebują nawet kilku minut na znalezienie minimum 4 satelitów. Jednak na wolnym powietrzu pierwsze ,,złapanie FIX-a” trwa zazwyczaj do kilkudziesięciu sekund.

OSD

Pozostało nam jeszcze włączenie wyświetlania niezbędnych parametrów z modułu GPS na OSD ekranu PFV. Przejdźmy do zakładki OSD i wybierzmy interesujące nas dane odczytywane z GPS:

Mamy do wyboru:

• GPS Speed – prędkość w km/h;
• GPS Sats – ilość odnalezionych satelitów;
• Altitude – wysokość;
• GPS Lon – długość geograficzna;
• GPS Lat – szerokość geograficzna;
• Home Direction – strzałka pokazująca aktualną orientację modelu względem miejsca startu;
• Home Distance – odległość od miejsca startu;
• Compass Bar – wirtualny kompas (jeżeli FC, bądź GPS go posiada);
• Flight Distance – całkowita przebyta trasa.

Pozostało testować w terenie, jak się spisuje nasz model ze skonfigurowanym modułem GPS w Betaflight! 😉