Drone gps, eller bare den almene gps er blevet et uundværlig værktøj i vores verden. Før i tiden havde vi et kæmpe kort, vi skulle navigere ud fra, og når ting skulle findes var der kun den manuelle måde at lede på. I dag taster vi destinationen ind og kører efter en streg, der fortæller hvor langt vi er. Vi har indbyggede gps enheder i de fleste af vores enheder, hvilket gør det muligt at lokalisere ting på et kort i stedet for at lede efter dem. Vi ville ikke kunne undvære GPS i denne verden med alle de enheder, der er afhængige af det. Vores droner navigerer også efter GPS, men hvad er GPS egentlig, og hvordan fungerer det?
GPS & de andre systemer
GPS står for Global Position System, som referer til et bestemt system. Vi refererer normalt til det som en enhed, GPS i bilen, eller et komponent som GPS på telefonen. GPS en betegnelse for et konstellation af satellitter der kommunikere med vores GPS-modtagerer. GPS er et system der i dag har 31 satellitter omkring jorden. Antallet af satellitter varierer hele tiden eftersom nye kommer til og gamle udgår. Via af disse satellitter kan vi få bestemt vores egen eller dronens position. GPS er ejet af USA og har været operationsdygtigt siden 1978. Selvom GPS er det mest brugt system findes der dog også andre systemer med samme funktion og med satellitter omkring jorden. De andre systemer kan du se nedenfor. Når vores droner har en GPS modtager, så er det fordi at den bruger det system, der hedder Global Position System. Oftest har dronerne et dobbelt modul som både kan bruge GPS satellitter og GLONASS satellitter.
GNSS
GNSS står for Global Navigation Satellite System. GNSS er en overordnet betegnelse for et satellit navigations system der har global dækning. GPS er f.eks et GNSS, men der er flere systemer end bare GPS og der findes også regionale systemer. Du kan læse om alle systemer her og hvor mange satelitter de hver i sær har. GNSS – Global Navigations Satellit System
Tilbage til GPS
Nu ved du, at GPS er et system, og at der er mange andre systemer end bare det ene. Du ved at hvert system har deres egne satellitter og er ejet af forskellige lande. Din drones GPS enhed forstår altså dens position ud fra den data, den får fra de satellitter, der er tilgængelige, men hvordan fortæller satellitterne drone GPS’en, hvilken position dronen har, og hvor mange satellitter skal der være forbindelse til?
GPS Trilateration
Trilateration er en form for afstandsmåling til bestemmelse af et punkts placering, ved hjælp af cirkler, kugler og trekanter. Det er sådan GPS arbejder. Satellitterne sender signaler ud som ringe i vandet, og modtageren opfanger så de signaler. Når en modtager så har opfanget signaler fra tre satellitter eller flere kan den fortælle os, hvor vi er på jorden. Dette er illustreret nedenfor.
På illustrationen er jorden tegnet som 2D for nemhedens skyld, selvom jorden i virkeligheden jo er 3D (4D). På illustrationen skal man forestille sig, at ringen omkring satellitterne en sphere af signaler. Hvis du kan forestille dig, at hver satellit er inde i en bold, og alt mellem boldens ydre og satellitten er signal, så har du en god ide om hvordan det fungerer. Den orange plet i midten af billedet er modtageren, det kunne være din drone eller f.eks telefon. Der skal tre satellitter til at bestemme en enheds position på jorden ligesom på billedet. Dog skal der en ekstra til for at tage højde for terrænet, så for at opnå størst præcision skal dit drone GPS-modul have forbindelse til minimum fire satellitter.
Signalet
Satellitter har et atomur indbygget, og i deres signal ligger der en stregkode, der fortæller vores enhed, hvornår signalet blev sendt fra satellitten. Den data bruger vores enhed så til at udregne afstanden mellem satellitten og vores enhed. Når den har udregnet afstanden til alle satellitterne den har forbindelse til, kan den give dig et præcist koordinat på din lokation i form af længdegrad og breddegrad. I kommunikationen mellem vores enhed og satellitterne er der også en korrektion i tiden, fordi den ændres pga tyngdekraften. Ydermere skal der tages højde for diverse forstyrrelser fra satellitten til GPS modulet. Det bliver meget matematisk og tungt, så hvis du ønsker og gå i dybden med det, så kan du læse om det her.
Drone GPS
Du er nu informeret om, hvordan et GPS-modul virker, og hvordan kommunikation fra satellitterne foregår. Du ved med andre ord nu hvilken process din drone skal igennem, før at du og den selv kender dens position i verden, men hvordan hvordan ser sådan et GPS modul ud, hvor er det placeret, og skal det kalibreres?
GPS modul
Et drone GPS-modul kommer i mange forskellige former, nogle er runde og andre firkantede. Sådan her kunne et GPS-modul i din drone se ud:
Dette er et drone GPS-modul fra en DJI Mavic Pro. Det ligner som så mange andre enheder et almindeligt “circuit board” med komponenter på. Dette GPS modul er forholdsvis let at genkende, men ikke alle ser sådan ud. Nedenfor ses den anden side af det samme GPS modul.
Ekstra info: Vidste du at de fleste GPS-moduler har deres eget magnetometer/kompas, da det er en vigtigt samarbejdspartner for GPS-modulet. Det er også grunden til at din drone oftest har mere end et kompas.
Placering
På de fleste droner er GPS-modulet gemt væk fra de andre enheder. De sidder som regel i toppen af dronen for at opnå bedst forbindelse. Her ses en Mavic Pro, og på denne drone sidder GPS enheden bagerst i den øverste del af dronen.
Hvis du åbner dronen (anbefales ikke), så er GPS-modulet gemt væk under en plade eller en form for isolering. Beskyttelsen er dog lidt begrænset, så du skal selvfølgelig tage dine forholdsregler og passe på magnetisme og metal. De fleste GPS-moduler er placeret i toppen af dronen ligesom i dette tilfælde.
Hvad gør det for dronen
Dronen bruger selvfølgelig GPS til at vide, hvor den er, og så du ved, hvor den er på kortet, men hvad bruger den ellers GPS til? GPS-modulet hjælper blandt andet til at din drone bliver på det samme punkt, da den kan koordinere det ud fra GPS koordinater. Det gør den ved at snakke sammen med alle de andre enheder igennem flight controlleren. GPS bliver også brugt til “waypoint” flyvning, også kaldet programmeret flyvning. Ved programmeret flyvning kan du via et program lave en rute, som dronen kan flyve automatisk. Dronen bruger også GPS-modulet til at lægge information ind på billeder. Hvis du tager et billede med din drone og lægger det over på computeren, så kan du under detaljer se dronens koordinater, da billedet blev taget. Det er smart og kan bruges i mange sammenhænge såsom inspektioner, mapping og stichingsoftware. Mapping og stiching er lidt det samme, og er når man binder en masse billeder sammen og får et stort billede, og dette gøres via GPS koordinaterne.
Kalibrering
Selve GPS-modul kan som regel ikke kalibreres, men kompasset som sidder i GPS-modulet kan godt. For det meste er det ikke det kompas, du vil opleve flest problemer med, men det kan stadig ske, at det skal kalibreres. Hvis du skal kalibrere dit kompas har vi lavet en step-by-step guide her i indlægget “Guide til kalibrering af drone kompas“
Opsummering
Det var alt om GPS for nu. Vi håber du blev klogere på, hvordan GPS virker, og ikke mindst hvad det gør ved din drone. Hvis du har interesse for teknikken i droner og gerne vil kende nogen flere af dronens komponenter, har vi lavet en lille samling af links nedenfor.
Om skribenten
Grafik: Freepik