เครื่องจำลองและทักษะการบิน

ทำไมต้องรู้

ความผิดพลาดของมือใหม่ส่วนใหญ่เกิดในไม่กี่วินาทีแรก เช่น ดันก้านผิดทิศเมื่อหัวลำหันเข้าหาตัว หรือตกใจจนลดคันเร่งหมด ถ้าผิดในเครื่องจำลองแค่กดเริ่มใหม่ แต่ถ้าผิดกับโดรนจริงอาจเสียทั้งเครื่องและทำให้คนบาดเจ็บ การฝึกในเครื่องจำลอง (simulator) อย่างเป็นระบบจึงเป็นขั้นแรกก่อนจับโดรนจริง

เลือกเครื่องจำลองตามเป้าหมาย

SITL (software in the loop) รันซอฟต์แวร์ควบคุมการบินตัวจริงบนคอมพิวเตอร์ร่วมกับแบบจำลองอากาศยาน บน Windows เริ่มได้ง่ายจากแท็บ Simulation ของ Mission Planner ส่วน QGroundControl ใช้ได้ทั้งกับ PX4 และ ArduPilot บน Windows, macOS, Linux, Android และ iOS

การผ่านแบบฝึกในเครื่องจำลองไม่ได้ยืนยันว่าพร้อมบินจริง ภาพที่สมจริงก็ไม่ได้แปลว่าแรง ลม และแบตเตอรี่ถูกจำลองสมจริงตามไปด้วย

รีโมตและการจัดก้าน

รีโมตหลายรุ่นต่อคอมพิวเตอร์ผ่าน USB เป็น joystick ได้ ซึ่งเป็นคนละเรื่องกับโพรโทคอลวิทยุที่ใช้คุยกับเครื่องรับบนโดรน ก่อนฝึกต้องตรวจทีละแกนว่าชื่อ ทิศ และช่วงสุดถูกต้อง สายที่ชาร์จได้บางเส้นไม่ส่งข้อมูล จึงต้องใช้สายข้อมูล

ตามเอกสาร ArduPilot Mode 2 ใช้ก้านซ้ายคุม throttle และ yaw ก้านขวาคุม pitch และ roll ส่วน Mode 1 ใช้ก้านซ้ายคุม pitch และ yaw ก้านขวาคุม throttle และ roll เอกสาร PX4 ระบุว่า Mode 2 นิยมกว่า ทีมควรใช้โหมดเดียวกันตั้งแต่ฝึกจนถึงบินจริง

เมื่อหัวลำหันเข้าหาตัว

ก้านบังคับสั่งการเทียบกับ ตัวลำ ไม่ใช่เทียบกับผู้บังคับ ผลัก roll ขวาแปลว่า “ไปทางขวาของโดรน” ถ้าหัวลำหันออกจากตัว ขวาของโดรนคือขวาของเรา แต่ถ้าหัวลำหันเข้าหาตัว ขวาของโดรนคือซ้ายของเรา

import math

distance = 5.0
for heading in (0, 90, 180, 270):
    move = math.radians(heading + 90)                    # ขวาของโดรน
    east = round(distance * math.sin(move), 6) + 0.0        # + 0.0 ตัดเครื่องหมาย −0.0
    north = round(distance * math.cos(move), 6) + 0.0
    seen = "right" if east > 0.01 else "left" if east < -0.01 else ("away" if north > 0 else "towards you")
    print(f"heading {heading:>3}°: east {east:+.1f} m, north {north:+.1f} m -> pilot sees it move {seen}")

heading   0°: east +5.0 m, north +0.0 m -> pilot sees it move right
heading  90°: east +0.0 m, north -5.0 m -> pilot sees it move towards you
heading 180°: east -5.0 m, north +0.0 m -> pilot sees it move left
heading 270°: east +0.0 m, north +5.0 m -> pilot sees it move away

ฝึกอย่างมีหลักฐาน

บันทึกเงื่อนไขทุกครั้ง ได้แก่ ซิม ลำจำลอง ฉาก โหมดบิน ความไว และตัวช่วยที่เปิด ถ้าเปลี่ยนเงื่อนไข ผลที่ดีขึ้นอาจมาจากฉากที่ง่ายกว่า ไม่ใช่ฝีมือ

log = [  # (รอบ, จำนวนครั้งที่ชน, เวลา s, ลงในจุดหรือไม่, แก้ roll ผิดทิศกี่ครั้ง)
    (1, 3, 95, False, 4), (2, 2, 88, False, 3), (3, 1, 80, True, 2),
    (4, 1, 76, True, 1), (5, 0, 71, True, 1), (6, 0, 69, True, 0),
]
first, last = log[:3], log[3:]
avg = lambda rows, i: sum(r[i] for r in rows) / len(rows)
print(f"rounds 1-3: crashes {avg(first, 1):.1f}, time {avg(first, 2):.0f} s, wrong-way roll {avg(first, 4):.1f}")
print(f"rounds 4-6: crashes {avg(last, 1):.1f}, time {avg(last, 2):.0f} s, wrong-way roll {avg(last, 4):.1f}")
print("landed on the pad:", sum(r[3] for r in log), "of", len(log))

rounds 1-3: crashes 2.0, time 88 s, wrong-way roll 3.0
rounds 4-6: crashes 0.3, time 72 s, wrong-way roll 0.7
landed on the pad: 4 of 6

ปฏิบัติการประจำโมดูล

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

สรุป

• เลือกเครื่องจำลองตามเป้าหมาย FPV บินมองลำ หรือ SITL และรู้ข้อจำกัดของแต่ละแบบ
• Mode 2 ใช้ก้านซ้ายคุม throttle กับ yaw ก้านขวาคุม pitch กับ roll
• ก้านสั่งการเทียบกับตัวลำ ทิศที่เห็นจึงขึ้นกับทิศหัวลำ
• บันทึกเงื่อนไขและเหตุการณ์ทุกรอบ แล้วเทียบเฉพาะรอบที่เงื่อนไขเหมือนกัน

แบบฝึกตรวจความเข้าใจ

1. ใน Mode 2 ก้านขวาคุมอะไรบ้าง
2. หัวลำชี้ทิศตะวันออก (90°) ผลัก roll ขวา ลำจะเคลื่อนไปทิศใด
3. SITL ต่างจากเครื่องจำลองฝึกมือแบบ FPV อย่างไร
4. รอบแรกใช้ Loiter รอบสองใช้ Stabilize ทำไมจึงเทียบเวลาโดยตรงไม่ได้
5. ทำไมจึงต้องใช้สายข้อมูล ไม่ใช่สายชาร์จ เมื่อต่อรีโมตเป็น joystick