Sensoren einer Drohne – warum braucht man sie zum Fliegen?

00:00:00: Herzlich willkommen zu dieser Folge des Drohnen-Podcasts, Return to Home.

00:00:04: In den nächsten Minuten werden wir uns die Sensoren einer Drohne anschauen.

00:00:07: also wie funktioniert das mit dem Kompass?

00:00:09: Mit der sogenannten EMU?

00:00:11: was ist das?

00:00:12: Wie funktioniert es mit GPS?

00:00:13: Wie funktioniert das optische GPS einer Drohr?

00:00:16: und da halt relativ Tief, so als schnellen Gesamtüberblicke in die verschiedenen Sensormöglichkeiten der Drohne gehen.

00:00:22: Was muss ich beachten?

00:00:23: Wo habe ich Störponenziale

00:00:24: etc.?

00:00:25: Also es wird eine sehr spannende Podcast-Folge und vollkommen egal ob du mit einer Mini fliegst oder medaillig größeren Drohnen ist das eben auf jeden Fall für dich wichtig dass man wenigstens einen Grundverständnis für die Technik auch dahinter hat!

00:00:37: Eine kleine Info vorab diese podcastfolge findest Du auch in Farbe.

00:00:41: sozusagen wurde auch live.

00:00:42: dann das mit der Drohnesehen kannst auf unserem YouTube Kanal.

00:00:44: also guckte auch gerne rein wenn du nicht ganz sicher bist du noch mal gucken willst.

00:00:48: Wo ist denn dieser Sender?

00:00:50: Interessiert mich aber, dann schau da auch in unsere YouTube-Folge rein!

00:00:54: Aber wir starten jetzt hier mit der Audiofolge und dieser Podcastfolge zum Thema Sensoren.

00:01:04: Die Sensoren einer Drohne sind nicht nur dafür da, um den Piloten zu unterstützen wie zum Beispiel die Abstands-Sensoren.

00:01:09: Sondern ich habe auch mehrere Sensoren verbaut und das gucken wir uns am Beispiel von der Mini erstmal an, die wirklich absolut notwendig sind und überhaupt fliegen zu können!

00:01:17: Man kann sich das ganz einfach vorstellen.

00:01:19: bei so einem Multikopter ist es so dass halt hier die Hauptelectronics sowas wie das Gleichgewichtsorgan in unserem Gehirn also die sogenannte EMU sorgt dafür, dass sie die Orientierung der Drohnen im Raum misst.

00:01:30: Also weiß, dass ich gerade ein bisschen zur Seite mich bewegt habe weil eine Böhe und dann müssen die Motoren entsprechend über Drehzahländerungen gegensteuern.

00:01:40: Wir können als Mensch, weil wir einfach zu langsam sind von der Regelgeschwindigkeit, nicht schnell genug regeln.

00:01:45: Die Drohne würde abstürzen und deswegen ist es super wichtig dass man die Sensoren, die verbaut sind versteht auch natürlich schaut wo irgendwelche Fehlerquellen auftreten können damit eben die Drohnen sicher fliegt.

00:01:56: Weil ohne die Hauptsensoren die drin sind kann ich egal wie viel Erfahrung ich habe mit der Drohnde nicht fliegen.

00:02:01: das Ding wird abstürzten.

00:02:03: Weil wir einfach so eine langsame Regelgeschwindlichkeit das Mensch sozusagen haben.

00:02:07: mit Modellflugzeug oder so Einflugzeug kann ich ja fliegen, weil die haben eine aerodynamische Stabilisierung.

00:02:13: Die Multikopter sind aber sozusagen elektronisch stabilisiert und deswegen ist das Vertrauen auf diese Sensorik und auch das Verständnis für die Sensorika unglaublich wichtig.

00:02:21: Das erstmal vorab!

00:02:22: Wir starten aber direkt rein, weil ich will dass das Video nicht zu langatmig wird und du einfach sehr viel schnell mitnimmst.

00:02:29: Prinzipiell ist es so, wenn wir uns jetzt einfach mal die Mini hier angucken.

00:02:32: Das ist eine Mini II glaube ich, die irgendwo im Wasser gelandet ist und die wir ein bisschen zum zeigen haben.

00:02:37: Dann haben wir hier diese große Platte das GPS-Modul und man sieht auch wenn ich's bewege dass es vibrationsentkoppelt aufgehängt Weil nicht das GPS, sondern eben die Sensoren auf der Platine auf der Unterseite sind.

00:02:49: Nämlich die sogenannten Drehraten und Beschleunigungs-Sensoren sowie auch der Kompass in dem Fall.

00:02:54: Die sind eben insbesondere Drehrate im Beschleundungssensoren im Vibrationsempfindliche Und deswegen sind die meistens Vibrationen koppelt aufgehängt.

00:03:01: Das ist bei den meisten Drohnen so der Fall dass erst mal hier oben Wir fangen aber bei dem GNSS bischenweise umgangssprachlich GPS Modul hier oben an.

00:03:09: Prinzipiell ist es so, dass ich natürlich mit dem GPS und das auch sehr einfaches halte.

00:03:13: Deswegen halten wir es ganz kurz, dass sich damit die Position im Raum messen kann.

00:03:18: Das heißt wenn ich Seitenwind habe würde die Drohne ja sonst ohne GPS langsam wegdriften.

00:03:23: Das sind solche Artiflugmodus, den ich bei vielen Drohnen aktivieren kann.

00:03:28: Aber was natürlich anstrengend aussieht muss die ganze Zeit gegensteuern, was nicht so toll ist.

00:03:33: Und deswegen habe ich das GPS.

00:03:34: da muss man bedenken klar, wenn ich im Innenraum bin oder irgendwo eine hohe Gebäude nebenan habe oder Reflektion durch Wolkenkratzer, was auch immer.

00:03:44: Oder allgemein durch Gebäuden nebenan sind.

00:03:47: Dann kann dadurch das GPS-Signal, wenn ich das Gebäudee habe an einem Gebäudes reflektiert der sogenannte Mehrwegempfang oder MultiPath, kann es eben zu Messfehlern kommen.

00:03:56: Das heißt achte einfach drauf, wenn du eben ja... mögliche Störobjekte in der Umgebung hast, Gebäude

00:04:03: usw.,

00:04:03: dass da eben dein GPS-Signal auch eingeschränkt sein kann und das es dadurch im Extremfall passieren kann.

00:04:08: Dass deine Drohne natürlich nicht mehr so gut die Position hält oder dir langsam wegdriftet wie eine Heißluftballon.

00:04:13: also deswegen das GNSS Modul und auch entsprechend der guten GPS-Empfang Outdoor natürlich absolut notwendig viel kritischer für die Flugregelung.

00:04:21: Das was ich vor meinte um überhaupt die Drohnen an Luft zu halten ist sind aber die Sensoren, die sogenannte EMU unter dem GPS-Modul jetzt von der Mini verbaut sind.

00:04:31: Kann ich jetzt schlecht zeigen, aber das ist wirklich so ein kleiner Chip.

00:04:33: und dass diese EMU Inertial Measurement Unit also initiales Messsystem besteht im Endeffekt aus typischerweise zwei Dreiecks-Sensoren nämlich einem Dreieckstrehraten-Sensor Der wird der Name sagt die Drehgeschwindigkeit auf allen Achsen misst um ein Dreiexbeschleunigungssensor der dann logischerweise die Beschleunigung misst.

00:04:53: Und diese beiden Sensoren werden zusammengerechnet in durch den Hauptcomputer, in der Sensor-Datenfusion und dadurch bekomme ich die Orientierung meiner Drohne im Raum.

00:05:03: Also eben wohin ich schaue, bis man weiß wie meine Drohnen im Raum liegt.

00:05:07: So wie das Gleichgewicht sogar bei dem Menschen zwischen den Ohren, die auch dann für die Orientierungen im Raum sorgen.

00:05:14: Und wenn du heute Abend in einer Kneipe übertreibst oder so, dann hast du vielleicht auch schon mal mitbekommen dass das gleiche Gewicht sogar von dir eingeschränkt ist und deine Laufruhe sozusagen nicht mehr so gut ist!

00:05:27: auch vorstellen.

00:05:28: Wenn diese EMU, also Drehraten oder Beschleunigungssensoren irgendwie gestört sind oder ausfallen dann wird das Ding mir technisch gesagt wirklich vom Himmel fallen.

00:05:35: ich habe als Mensch so gut wie keine Chance die Drohne zu steuern weil wir wie sagt zu langsam sind.

00:05:40: Das Gute ist aber dieser EMU-Drehrat und Beschleundungssensoren.

00:05:44: da sind eigentlich sehr robuste Sensoren.

00:05:46: das heißt Den ist eigentlich auch vollkommen egal, was drumherum los ist.

00:05:49: Die werden nicht durch die Hochspannungsleitung oder was auch immer gestört.

00:05:52: aber wenn du eine Fehlermeldung bekommen solltest dann ist das natürlich absolut kritisch und ernst zu nehmen.

00:05:58: und deswegen es bei vielen Dronenmodellen zumindest auch bei den größeren Drohnen ist diese IMU, dieses Gleichgewicht sogar doppelt und teilweise dreifach verbaut.

00:06:07: Bei einer ganz kleinen Drohne normalerweise nicht.

00:06:09: Aber dass dieser Sensor auswählt ist unwahrscheinlich.

00:06:11: wie gesagt ein sehr robuster Sensor.

00:06:13: zum Glück.

00:06:15: Man kann auch je nach Dronenmodell wieder diese Imo kalibrieren und da muss man natürlich echt aufpassen.

00:06:20: Da steht auch genau, dass sich keine Schütterung haben darf also nicht auf einem Holzboden oder sowas sondern auf dem Betonboden absolut waagerecht.

00:06:27: unter Zimmertemperatur wird dann die Drohne sozusagen in verschiedenen Achsen hingestellt und dieser Sensor wird kalibriert geht aber nicht bei allen Drohnen.

00:06:36: vielleicht nur als Tipp Je nach Drohnenmodell, ich habe es hier mal eingeblendet.

00:06:40: Am Beispiel von der Matrice-Drohnserie da kann ich auch im Hauptmenü mir die Sensorwerte sozusagen anschauen und sehe wenn dort irgendwelche Probleme sind.

00:06:49: also auch da kann man sich das Ganze auch von den Werten und so ein bisschen Gefühl dafür für diese Emo Drehraten und Beschleunigungssensoren bekommen.

00:06:57: Das ist nur ein Anhaltspunkt.

00:06:58: wichtiger Sensor aber der noch am kritischsten Oder der fast wichtigste Sensor, beziehungsweise wo man am meisten Fehler machen kann, sagen wir mal so rum ist der sogenannte Kompass.

00:07:09: Der Kompas ist je nach Drohnmodell unterschiedlich verbaut.

00:07:11: bei der Matrice IV, z.B.

00:07:12: ganz vorne in der Nase und bei der Mini sieht man es hier ganz gut.

00:07:15: über dem GPS-Modul ist hier vergossen dieses Ja, dieses Kunststoff was man sieht hier in Weiß.

00:07:20: Da ist der Kompass drunter ein ganz kleines Modul und der misst im Endeffekt auf drei Achsen aber technisch für uns vereinfacht gesagt das Heading also die Orientierung wohin die Nase der Drohne hinkuckt also das was der Kampas normalerweise eben macht Und der ist relativ wichtig und definitiv auch störempfindlich.

00:07:38: Und da wurden insbesondere früher von früheren Dronemodellen, wo die Software eben noch nicht so weit war, wurden auch sehr viele Fehler gemacht sind, die Dinge auch öfter deswegen vor Himmel gefallen.

00:07:48: Heutzutage immer noch ein Restrisiko.

00:07:50: aber ehrlicherweise die modernen Drohnen sind da echt robust.

00:07:53: Da haben natürlich die Hersteller viel an Software- und Hardware verbaut um eben Störung zu vermeiden.

00:07:58: Aber prinzipiell kann man sich vorstellen wodurch kann dann Kompass gestört werden?

00:08:02: Das ist genauso wie beim normalen Kompas das wenn ich offenbar Stahlplatte gestartet bin oder in der Industrieanlage fliege, oder als Hochspannungsinspektionsteam eben an einer Hoch-Spannungsleitung meine Flügel durchführe.

00:08:14: Dann kann eben zum Beispiel durch das elektromagnetische Feld oder durch viel Stahl in der Nähe

00:08:19: etc.,

00:08:19: kann der Kompasswinkel beeinträchtigt sein und das würde dafür sorgen dass trotz guten GPS-Empfang die Drohne nicht mehr sauber die Position hält!

00:08:28: Wir haben vor ein paar Jahren oder es echt ein bisschen her haben wir im Video gemacht wo ich das live mal gezeigt habe Also einmal mit korrekter Kompasskalibrierung, auch was man da dabei bedenken muss und mit fehlerhafter Kompaskalibrierungen einer Hochspannungsleitung.

00:08:40: Und das sieht man schön live wie die Drohne dann anfängt zu schwingen.

00:08:44: Das ist heutzutage noch genau so, auch wenn Tarvese sogar durch die Abstandsinsoren nach vorne also durch die Kameras versucht wird der Kompas zumindest bei guten Bedingungen teilweise sozusagen optisch ein bisschen zurechnen.

00:08:55: Also ganz spannende Entwicklungen aber trotzdem sollte man es mal gesehen haben.

00:08:59: Wenn dich dieses Video interessiert, ein bisschen mehr Hintergrund-Infos zum Thema Compass.

00:09:03: Was ich dabei bedenken muss?

00:09:05: Was sich bei der Kalibrierung beachten muss?

00:09:06: Dann findest du das hier oben rechts eben verlinkt oder guckst dir unten in der Videobeschreibung auch an.

00:09:12: da haben wir ein ausführliches Video gemacht.

00:09:15: Apropos Video, gleich gucken wir uns noch die ganzen weiteren Spezialsensoren der Drohnen an.

00:09:20: Wenn dir dieses Video gefallen hat bis hierhin und uns unterstützen willst dann unbedingt Kanal abonnieren, Daumen nach oben auch kommentieren wenn du spezielle Fragen hast oder wenn du bist zum Ende geguckt hast und sagst hier da habe ich irgendwie noch einen anderen wichtigen Punkt, anderen wichten Sensor was man mal gehört haben sollte.

00:09:36: Ich hab da den und den Absturz gehabt das sollte jeder Mal wissen damit er eben nicht den gleichen absturz hat weil er beispielsweise nicht auf die Fehlermeldung oder so der Drohn geachtet hat.

00:09:44: Dann kommentiert das gerne unten, dann können wir alle davon lernen und dann kommt jeder so ein bisschen tiefer in das ganze Thema Sensordaten und sowas rein.

00:09:51: Jetzt schauen wir uns aber weitere Sensoren einer Drohne an!

00:09:54: Und da gucken wir auf die große Drohnen weil bei den größeren Modellen habe ich natürlich nochmal deutlich mehr Sensoren, die dafür gebaut sind.

00:10:00: und des erstes haben wir hier unsere Abstandsensoren nach vorne beziehungsweise die durch einen Weitwinkel auch zur Seite.

00:10:06: sozusagen funktionieren das gleiche auch nach hinten dass es je nach Dronenmodell dann unterschiedlich aufgebaut.

00:10:12: Du hast es vielleicht mitbekommen bei einigen Dronenmodellen, wie beispielsweise der aktuellen Avatar.

00:10:16: Sind statt diesen Stereokameras Abstandsensoren Lieder bzw.

00:10:21: Neinfahrrot-Abstandssensoren verbaut?

00:10:23: Die haben den Vorteil die funktionieren auch bei Nacht.

00:10:25: das ist bei den Stereo-Kameras schlecht oder nur meistens nicht der Fall aber sie haben auch weniger Reichweite.

00:10:30: also jede Art von Sensor Technik hat ihre Vor und Nachteile meistens aber Stereocameras zumindest bei den größeren Drohnen oder was ja auch hier möglich ist bei der Matrix IV Serie.

00:10:40: ich kann ja auch so Laser rundum Abstandsensor drauf setzen.

00:10:45: Also da gibt es auch je nach Dronenmodell komplett unterschiedliche Technologie.

00:10:49: was noch wichtig ist, sind die Sensoren nach unten und wir gucken uns hier am Beispiel von der Matris IV an.

00:10:55: bei den aktuellen Minimodellen und sowas ist das dann ähnlich aber natürlich dann meistens deutlich verkleinert aber so von der Idee her gleich aufgebaut.

00:11:04: Wir haben hier zumindest bei der großen Drohne zwei Kameras also eine Stereokamera.

00:11:11: Das heißt, die Drohne würde auch typischerweise meckern wenn ich es vor habe irgendwie auf Verfütze oder auf ein Stein zu landen.

00:11:20: Und ich habe den Vorteil, dass ich eben ein sogenanntes VPS-System habe.

00:11:25: Das nennt sich Visioning Positioning System.

00:11:27: Das heißt wenn ich schlechten GPS-Empfang habe, solche in eine Halle gerade einen Inspektionsflug durchführe dann würde die Drohne automatisch auf dieses VPSsystem umschalten und über die Kamera nach unten je nach Dronenmodell bis so zwanzig dreißig Meter Höhe manchmal sogar auch mehr noch Die Position halten, weil sie eben Bodenkonturen und so erkennt.

00:11:45: Also eine Art optisches GPS.

00:11:47: Das haben wir auch am Beispiel von der Matris IV-Serie live gezeigt wie das im Einsatz aussieht Und was man ja bei der Indoorinspektion und so bedenken muss wenn ich das interessiert hier oben rechts das Video verlinkt also die Kameras.

00:11:59: wichtig und da auch als Tipp Weil die Drohne ja wenig Bodenfreiheit hat achte bitte auch drauf dass du die Sensor nach unten zum es vorsichtig auch sauber hältst und reinigst.

00:12:09: Wenn die verschmutzt sind dann funktioniert das nicht mehr so gut.

00:12:12: Das was aber wichtig ist noch, ist noch hier diese Scheinwerfer die man da hat.

00:12:16: Der leuchtet eben den Boden aus.

00:12:18: das heißt wenn ich in der Dämmerung starte oder lande dann würde er automatisch einschalten und damit kann ich eben den boden auch bis zum paar Meter Höhe zumindest ausleuchten.

00:12:27: Das funktioniert aber automatisch.

00:12:28: dann musst du erstmal nichts groß bedenken.

00:12:31: Relevant ist noch hier so Silber, nicht silber, so Andrazidfarben.

00:12:35: Hier eine Nahenverrotabstandsinsolk nach unten die die meisten Drohnmodelle selbst, die aktuelle Mini und so weiter eben auch haben.

00:12:43: Der Vorteil von diesen neuen Vorutabstands-Sensoren ist, dass die eben im Nahbereich noch präziser funktionieren.

00:12:49: Der Vorteig von der Stereokammer nach unten ist, das sie auch in größerer Höhe bzw Entfernung meistens noch ein halbwegs gutes Ergebnis liefert.

00:12:57: und das Wichtigste bei diesem Sensor ist halt, dass ich sie eben sauber halten muss insbesondere den Sensor nach unten und das je nach Sensortyp meistens bei schlechten Lichtbedingungen

00:13:05: etc.,

00:13:06: die Messgenauigkeit usw.

00:13:08: eingeschränkt ist.

00:13:09: oder wenn ich jetzt zum Beispiel Regentropfen, ich sollte ja zumindest bei den Drohnen jetzt auch nicht bei Regen fliegen.

00:13:13: Aber irgendwie ja, Regentropfen oder was auch immer auf den Sensoren habe das genauso wie beim Auto und dann meckert das Auto auch irgendwie hier.

00:13:19: deinen weiß nicht deine Frontsensoren sind eingeschränkt weil ich es gerade irgendwie Schnee oder sowas habe.

00:13:24: Das sollte man natürlich bedenken ist aber glaube ich gesunder Menschenverstand.

00:13:28: viel wichtiger ist eben dass man sich mal diese imu anguckt Drehratenbeschlonungs-Sonsoren und den Kompass Dass der am besten Fall einmal sauber kalibriert ist.

00:13:36: das sind so die kritischeren Sonsoren einer Drohne Ich hoffe dass dir dieses Video gefallen hat und eben auch die einfach hilft mit der Drohne besser arbeiten zu können, besser fliegen zu können.

00:13:45: Wendig Drohnen für gewerbliche Anwendungen also egal ob Handwerk, Industrieinspektionen usw.

00:13:50: interessieren.

00:13:51: Wir als Europe sind eine der größten Händler in Deutschland und Österreich und können von der Matrice IV bis hin zu großen Laserscan-Drohnen oder im Hintergrund oben diese Spezialdrohne für Indoorinspektionen

00:14:02: usw.,

00:14:03: könnt ihr alles aus einer Hand liefern.

00:14:05: Sind grüße Schulungseinrichtungen?

00:14:06: Was das Thema A-II STS Dronenführerschein und helfen da sehr, sehr gerne weiter.

00:14:11: Wenn dich das weiter interessiert, kommst du hier oben rechts und unten in der Videobeschreibung auf unsere Website!

00:14:17: Ich hoffe, dass Video war spannend.

00:14:18: wenn ja wie gesagt unbedingt abonnieren und dann sehen wir uns beim nächsten Mal wieder.

00:14:21: Tschüss!

00:14:22: Wenn dir diese Einblick in die Sensoren einer Drohne gefallen hat, dann unterstützt es doch gerne indem du eine fünf Sterne Bewertungen zum Beispiel bei Spotify oder wo auch immer du zuhörst abgibst und dann können wir eben weitere Podcast-Folgen machen.

00:14:33: Typischerweise jeden Montag bekommst Du hier ne neue Folge.

00:14:36: also schau gerne ein bisschen was gerne in nächsten Podcast-Folgen rein.

00:14:40: Tschüss!