Paracaídas guiados por GPS para globos altos

La mayoría de las cargas útiles de globos de gran altitud para aficionados regresan al suelo mediante un simple paracaídas imparable y pueden aterrizar a cientos de millas de la plataforma de lanzamiento en lugares inaccesibles. [Yohan Hadji] Experimentó esto durante un primer globo lanzado por su escuela secundaria que lo inspiró a R2Home, un sistema de recuperación de guías de paracaídas a través de GPS.

Adolescente dirige el espectáculo y controla un par de cabrestantes que tiran de las líneas de freno.

[Yohan]El primer desafío fue crear un paracaídas orientable confiable, por lo que partió con un ala de paracaídas modelo a escala prestada. Rápidamente aprendió que una proporción de dosel de menos de dos era necesaria para un despliegue confiable, así que comenzó a coser sus propios toldos. Conducir un paracaídas implica tirar de un par de líneas de freno, una para cada lado del paracaídas. Fue necesaria una carrera de control de unos 20 cm, y [Yohan] descubrió que los servicios turbo de RC para veleros funcionan perfectamente para esta aplicación. Todo el sistema está diseñado para caber en un tubo de 7 × 40 cm, y el paracaídas se despliega con la ayuda de un pequeño depósito de drogas y un mecanismo de liberación operado por el servicio.

[Yohan] funciona en un controlador de vuelo personalizado, construido alrededor de Teensy 4.1, un receptor GPS y una brújula digital. Una posible alternativa es Ardupilot, que hemos visto utilizado en varios drones, planeadores y vehículos de investigación autónomos. Aunque este sistema puede no ser posible para regresar al punto de lanzamiento, ciertamente podría cerrar la brecha y aterrizar de manera segura en un área definida.

Hasta aquí [Yohan] hizo una serie de caídas de prueba de drones a baja altitud para probar el despliegue y la dirección, utilizando un controlador RC. El proyecto es de código abierto y los archivos del proyecto mecánico y el código de control funcionan en GitHub. Como ocurre con la mayoría de los jóvenes de 16 años, [Yohan]Los recursos son limitados, así que bríndele ayuda financiera en la página R2Home GoFundMe. Mire los videos después del descanso para el montaje de desarrollo y la presentación del proyecto.

El ejército de los EE. UU. Ha estado utilizando un sistema similar, el Joint Precision Airdrop System (JPADS), desde 2006 para entregar suministros a las tropas en el campo. También vimos planeadores autónomos de un solo uso desarrollados para la misma misión.

  • Foldi-One dice:

    Me pregunto qué tan efectiva será esa idea. Las direcciones y velocidades del viento están lejos de ser constantes durante el descenso, por lo que podría necesitar algún modelo de pronóstico (posiblemente alimentado activamente por los datos que recopiló durante el ascenso) para saber que a estas alturas, espero un viento realmente fuerte en la dirección x, por lo que en los momentos más tranquilos antes de que una mano pase deliberadamente. Estoy seguro de que hay otros elementos, como la topografía, que también valdría la pena conocer sobre el modelo.

    Todavía tiene que ser mejor que simplemente ir a la deriva con el viento. Pero me gustaría mucho poder poner el aterrizaje en un plato de comida (o incluso en el mismo campo desde el que se lanzó).

    • tri_d_dave dice:

      Este modelo predictivo se hizo hace al menos una década para un planeador planeador. Por alguna razón creo que el constructor vivía en Noruega, pero dondequiera que fuera un lugar con muchos lugares, el planeador no podía aterrizar (ríos, lagos, montañas escarpadas). Lo proporcionó para un lanzamiento / recuperación típico de un globo para predecir mejor la ubicación del aterrizaje en términos del tiempo y la velocidad del viento en cada nivel que se detectó durante el ascenso.

      Recuerdo que el último vuelo terminó en una carretera perfecta y resbaladiza que fue interrumpida por una montaña un poco más alta en una isla de solo unas pocas docenas de metros de altura.

      Para el paracaídas deslizante, la relación de deslizamiento es terrible, por lo que lo mejor, con la técnica moderna, es que aterrice en un lugar no demasiado difícil de alcanzar. Dudaría que alguna vez pueda recuperarse después de la deriva en sotavento en alguien que no sea solo un día tranquilo. Además, debe poder hacerlo contra vientos en contra. Debido a que la velocidad de deslizamiento será baja, la velocidad de avance fácilmente podría ser negativa.

      • Yohan Hadji dice:

        ¡Hola!
        > la velocidad de deslizamiento será baja
        Dependerá principalmente de la carga del ala, pero leyendo lo que dices, creo que no te estoy enseñando nada 🙂
        Entonces podemos imaginar 2 estrategias diferentes, si el paracaídas vuela lo suficientemente rápido y el viento es lo suficientemente débil y puede intentar volar con el viento o el viento es demasiado fuerte y tenemos que bajar el viento y tratar de encontrar un aterrizaje. punto en la trayectoria del viento a ~ + – 30 ° desde el ángulo del viento

      • RW versión 0.0.1 dice:

        Bueno, eso fue una mala planificación … debería volar la cima de esa montaña antes de que causara un problema 😀

      • Ferenc dice:

        ¿Podría ser el planeador de gran altitud de Art Vandenberg? No es posible encontrar un aullido ahora, pero terminó en Canadá.

    • Yohan Hadji dice:

      ¡Hola Foldi-One!

      Primero ¡Gracias por su interés!

      ¡Y de hecho, el viento es realmente considerable!

      Así es como veo realmente el problema de volar en un globo meteorológico:

      Existen herramientas en línea que le permiten predecir la deriva natural de un globo meteorológico para una ubicación de lanzamiento determinada, según el clima (consulte, por ejemplo, http://astra-planner.soton.ac.uk)

      Entonces, la idea se puede ver en general para un sitio de lanzamiento, que brinda la predicción (o incluso mejor, para recuperar datos de encuestas reales durante bastante tiempo) y luego encontrar una cierta cantidad de “zonas seguras” que estarían en el promedio trayectoria de deriva de las encuestas.

      El paracaídas entonces, incluso si tuviera mucho viento, intentaría no ir 100% a sotavento sino tal vez 90% a sotavento 10% a un lugar seguro. En el que, si lo sabemos con suficiente antelación, podríamos, por supuesto, poner un objetivo o un plato de comida;)

      Al aterrizar en los campos de lanzamiento, es algo factible, pero en un tipo diferente de vehículo (supondrás que podría ser en un modelo de cohete), ¡pero es una aventura completamente diferente!

      • Foldi-One dice:

        De hecho, no creo que un sistema de paracaídas pueda volver a lanzarse en las condiciones más ideales. Sería bueno, aparte de todo el viaje y la caza, simplemente sentarse con un buen termo de té disfrutando del espacio al aire libre mientras espera su regreso.

        El verdadero truco que no he visto con ninguno de estos sistemas de recuperación es utilizar los datos recopilados durante el ascenso para verificar las predicciones previas al lanzamiento y elegir una ruta de vuelo (y una posible zona de aterrizaje alternativa) basada en ella. Pero solo estoy interesado (principalmente en un modelo de cohete), no un practicante en absoluto, así que tal vez alguien esté haciendo eso y simplemente me lo perdí.

        Yo mismo escribí e hice algunos backstage del nivel de precisión de la envolvente matemática en algo como un sistema Thunderbird 1 para la etapa final (tal vez solo una etapa) de un sistema de cohetes; debería obtener una conexión de deslizamiento decente, así que regrese a casa. . Pregúntese acerca de la legalidad de lanzar un sistema así desde el globo meteorológico también, para que pueda encender ese pequeño combustible sólido y obtener imágenes divertidas de su globo de lanzamiento y cohete realmente huyendo el uno del otro en un fondo realmente genial. Reflexión completamente inútil. , sin un deseo real de construir tal cosa (aunque al menos), pero llena el vacío mejor que un televisor de mierda.

        Aunque en serio, el despliegue del ala fija (saliendo o no) podría ser en realidad la mejor solución para el aterrizaje controlado, por lo que puede reutilizar los sistemas de sensores, si toda la nave es lo suficientemente liviana, entonces el vientre del tubo del fuselaje es bastante factible: la energía del impacto será bastante bajo, incluso si cae con un estilo con una velocidad relativamente alta al nivel del suelo. Dale a las alas un toque de diedro y solo necesitas tener un servicio que funcione como timón para gobernar también, por lo que no será tan costoso.

  • MacAttack dice:

    ¡Impresionante trabajo, especialmente para un joven de 16 años! Me pregunto si su problema de GPS “lento” no se puede solucionar con un simple filtro depredador.

    En clave, he visto que los métodos de recuperación de HAB usan aletas, planeadores y ahora paracaídas dirigibles para minimizar la carrera para recoger el paquete. ¿Por qué no una técnica de “helicóptero” (rotación automática)? Las cuchillas, unidas al cuerpo tubular, podían soltarse a la altura deseada y luego reducir la velocidad y conducir el paquete al punto de aterrizaje deseado. No serían aletas de rejilla y un aterrizaje impulsivo, pero aún así sería muy fresco en sí mismo y único.

    • Yohan Hadji dice:

      Gracias por su interés !!

      > pre simple[dictor] filtrar.

      … hmm espera, ‘MacATTACK’ (…) ‘PREDATOR’ ayuda ayuda ayuda !!! de todos modos xDD

      Definitivamente necesito mirarlo más de cerca, realmente no tengo conocimiento de los campos del filtro de datos, etc.

      > ¿Por qué no un “helicóptero”

      Que yo sepa, un helicóptero también podría ser una buena idea para la recuperación, y sé que ya se ha experimentado con un modelo de cohete, sin embargo, siempre escuché que un helicóptero no podría estar en la categoría KISS 🙂

  • MacAttack dice:

    Ese sería un filtro predictivo, no necesariamente Kalman pero si él quiere / necesita ese nivel de complejidad …

    ¡Oh, poder editar una publicación!

  • Miguel Vergalla dice:

    Gran trabajo. Mira esto. También hecho en un adolescente.
    Ala de formato de imagen superior. Caída de 18.000m
    https://youtu.be/egOwfR7871s

  • Laurenceb dice:

    Hay un código antiguo de un proyecto similar (Rogallo de ala semirrígida usando atmega168) aquí
    https://ukhas.org.uk/code:parafoil_v2
    Esto usa el registro (a eeprom) durante el ascenso del globo para medir la velocidad del viento, luego usa una simulación de tiempo invertido de (relación de deslizamiento de 0) descenso del paracaídas desde la altitud actual para planificar una trayectoria de descenso óptima. El proceso de simulación se ejecuta regularmente durante el descenso y se utiliza para actualizar el bucle de control de rúbrica. El título se rige solo por GPS y un solo giroscopio, actualmente valdría la pena usar mejores sensores en mi opinión.
    Esto tiene 12 años ahora, pero IIRC se ha probado con éxito desde una colina empinada muchas veces, pero ha fallado debido a un servicio turbo bloqueado durante un vuelo de 12 km de altitud. Tanto en el descenso como en el ascenso se produjeron turbulencias muy violentas, algo memorable: el parafoil pudo haber estado involucrado, pero el ala de Rogallo se curó bien, aunque con líneas de servicio enredadas porque no se pensó lo suficiente en el diseño del cabrestante.
    Un hallazgo útil: el IIRC que integra el movimiento horizontal en intervalos de 250 m de altura dio los mejores resultados para la medición del viento, y el código atmega en ese enlace usa 100 m más, que fue un poco más ruidoso en la práctica debido a errores de GPS.

  • Chris McDowell dice:

    http://wiki.paparazziuav.org/wiki/Main_Page

    Tienen una selección bastante buena de dispositivos disponibles. Muy personalizable.

  • David dice:

    El modelo de pronóstico para el descenso en paracaídas para globos ahora es bastante bueno. Me hubiera imaginado que en un descenso era bastante fácil conocer los límites de la zona de aterrizaje. Luego, eliges el mejor lugar de esa zona y le dices al paracaídas que vaya a ese lugar.

  • N0RC dice:

    ¿Es legal hacerlo de acuerdo con las reglas de la FAA?

    • Cbob dice:

      No creo que eso sea motivo de preocupación.

      • N0RC dice:

        Es una preocupación para mí si quisiera implementarlo aquí.

        • Elliot Williams dice:

          Mi espacio hacker abandonó la idea del planeador de regreso a la base basada en nuestra interpretación de las reglas de la FAA hace una década. (UAV fuera de la vista).

          Soy bastante crítico con el reciente corte de energía de la FAA bajo el techo histórico de 400 pies, pero ciertamente estás en su jurisdicción si vuelas alrededor de la estratosfera.

          Las personas fuera de los Estados Unidos tienen reglas diferentes.

          Pasamos por toda la grabación – NOTAM y así sucesivamente, haciendo todos nuestros vuelos de acuerdo con el libro y estrictamente legal, y no me molestó tanto. (Aunque planear evitar el espacio aéreo limitado en el área más grande de DC es difícil, aterrizamos peligrosamente cerca de Camp David una vez). Para experimentos normales con globos, el sistema funciona y es bastante compatible si es burocrático.

          Pero las restricciones a los UAV son extrañas. No me queda claro cómo un planeador guiado es más peligroso que uno equivalente sin guía. Así es la vida.

    • Yohan Hadji dice:

      Hola NORC,
      Esto puede depender de la interpretación de algunas cosas sobre la categoría bajo el paracaídas.
      Pase lo que pase, los globos meteorológicos caen bajo un paracaídas, por lo que ese paracaídas de ariete que tiene una capacidad relativa para ir en una dirección se consideraría un dron, con la FAA, no lo sé.
      Pero al menos en Francia parece (por ahora) que, con la autorización para volar un globo meteorológico, un paracaídas relativamente manejable también volará a la vuelta.

  • John dice:

    Reglas de la FAA para vuelos en globo no tripulados sin previo aviso y aprobación:

    1. El peso máximo debajo del globo es de 12 libras.
    2. El peso máximo de un paquete es de 6 libras.
    3. La densidad del área debe ser inferior a 3 oz / kv.

    reglas resumidas: https://launchwithus.com/lwu-blog/2016/01/21/high-altitude-weather-balloon-laws-and-regulations

    • N0RC dice:

      ¿Qué pasa con la caída del dispositivo? ¿Cuándo un paracaídas es un planeador?

      • Cbob dice:

        La razón ordinaria se inclinaría a decir que es un paracaídas. Agregue una estructura de ala rígida y es un planeador. Pero esta es la misma agencia que hace algún tiempo se estremeció ante las ultraligeras con un poco de histeria mediática. Probablemente, tienen pautas ocultas en algún lugar de un documento de 547 páginas, escrito por 11 abogados, 23 expertos de la industria y 4 congresistas, un loro muerto y algunos del Ministerio de Paseos Estúpidos.

        • Gregg Eshelman dice:

          ¿No hay contribución de la Royal Society para poner las cosas en otras cosas?

    • David Dirks dice:

      Cuando exploré la idea de que un dispositivo guiado por GPS regresara a casa, leí que en los Estados Unidos, los sistemas de vehículos aéreos no tripulados de más de 400 pies de altura violan las reglas de la FAA (consulte https://www.faa.gov/news/fact_sheets/ news_story.cfm? newsId = 22615). Entiendo que este es un proyecto británico y se aplican varias reglas. Desarrollé un planeador UAV para caer desde una gran altura, pero lo dejé hace mucho tiempo solo por esa razón. Si alguien tiene una actualización del dominio, por favor compártala.

      • Yohan Hadji dice:

        ¡Hola David!
        No vivo en el Reino Unido sino en Francia,
        La principal diferencia con su proyecto podría ser que no estoy usando un ala rígida, sino un paracaídas parafoil / raim, que podría considerarse no como un UAV (Drone, avión Rc, planeador) sino como un dispositivo de remolque.
        Además, cuando lanza un globo meteorológico al menos en Francia, por ejemplo, ya necesita una autorización de la autoridad, para volar algo más alto de 150 m, por lo que la autorización para volar este “dispositivo de remolque” podría venir con la autorización para lanzar un globo meteorológico. . .
        Pero eso todavía es algo que hay que averiguar con más detalle, en coordinación con la autoridad competente.

  • Raúl Coronel Contreras dice:

    ¿Qué paracaídas usaste? ¿Puedes compartir el enlace de la página donde lo compraste?

    • Yohan Hadji dice:

      ¡Hola Raul!
      Si estás hablando del dosel de paracaídas cuadrado blanco que puedes ver en los videos del vuelo de prueba, lo hice yo mismo, avísame si quieres más información al respecto.

      • Raúl Coronel Contreras dice:

        Sí, les pido que compartan conmigo la información del paracaídas. Estamos intentando conseguir uno para nuestro Cansat.

        • Yohan Hadji dice:

          Aquí encontrará mucha información sobre cómo coser uno:

          https://drive.google.com/drive/folders/1Ji09ofrk6RdlW5kicjOeYeDndw469HRe?usp=sharing

          Si tiene más preguntas técnicas, me complacerá ayudarlo a progresar en este increíble proyecto, comuníquese conmigo en: hadji. yohan (arroba) gmail. com

Isabella Ortiz
Isabella Ortiz

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