iNav ( iNavFlight ) - 말뚝 호버링을 하려면(1)

얼마 전까지도 iNav 가 무엇인지 몰랐다.

 

우연히 유튜브를 보다가, 커스텀 드론을 자동 호버링 하는 영상을 보고 관심이 생겨서

관련 영상이나 블로그등을 찾아보니, 국내에는 정보가 거의 없고 대부분 해외 사이트만

존재하기에 초보자가 막상 접근하기에 어렵다고 생각이 들었다.

 

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글을 쓰기에 앞서 미리 말하지만, 이 아래 작성될 내용은 내가 기억하기 위해 남기는

기록이기 때문에 당연하게도 틀리거나 잘못된 부분이 있을 수 있다. 

따라서, 잘못된 부분이 있으면 지적해주기를 바란다. 욕하진 말고 ^^

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그래서 도서관에서 드론관련 책을 좀 찾아보다가, iNav의 뿌리를 알게 되었다.

쉽게말해 BetaFlight와 iNavFlight는 부모가 같은 자식들이다.

구글링 해보니, 맞는 말인지 모르겠지만

2014년 FPV드론 비행제어를 위해 Cleanflight 가 제일 먼저 나왔고

2016년도에 이를 참조해서 Bataflight 와 iNavflight 가 파생이 되었다. 

( 참고로 이 시기에 DJI 쪽은 디지털 시스템 비행제어 쪽을 이미 만들고 있었다 )

 

현재 BetaFlight 는 FPV 드론의 레이싱 비행성에 초점을 맞춰서 진화하고 있으며,

iNavFlight 는 좀 더 다목적이고 센서지향적인 부분에 초점을 맞춰서 진화하고

있는 것으로 판단이 된다.

그래서 내가 찾고자 하는 자동호버링 기술을 구현하려면 일단 iNavFlight를

알아야 한다는 걸 알게 되었다.

 

( 두 소프트웨어(Configurator)의 설정 화면을 보면 거의 95%는 동일하다고 해도

과언이 아니다. BetaFlight 메뉴나 설정을 이해하는 사람이라면, iNavFlight 메뉴나

설정하는 사용방법이 어렵지 않다. )

 

물론 FPV 비행만 하는 많은 사람들이 사용하는 BetaFlight (이하 BF)를 사용해도 충분하다.

오히려 메뉴나 설정이 직관적이라 익숙하고 사용자들이 많아서 관련자료를 찾기도 쉽다.

국내 짱아버지란 분께서 번역까지 하고 가이드 영상까지 만들어주셔서

더욱 쉽게 접근할 수 있다.

 

그런데, iNavFlight(이하 IF)는 관련자료를 찾기가 어렵다.

외국 유뷰브 영상이 대부분인 것 같다. 그래서 IF 관련 내용을 기억하려고

게시글을 남기기로 했다.

 

우선 BF도 충분한데, 왜 IF를 해야 하는 이유는 딱 한 가지이다.

위에서도 언급했지만, 자동 호버링 딱 하나의 이유이기 때문이다!!!

( 그외 WayPoint 나 자동 비행 설정등은 현재 내 관심사가 아니니 번외로 ^^ )

 

FPV드론이 뭔지도 모르면서 무작정 구입한 DJI AVATA로 첫 비행을 했을 때

감동한 기능이 바로 자동 호버링이다.

그냥 조종기 스틱에서 손을 놔도 기체 혼자 말뚝호버링을 하고 있는 상황 ^^

 

물론 센서드론에서는 기본 기능이지만 ^^ 이게 FPV 드론에서는 제일 어려운 부분이다.

손가락으로 호버링 하고 있는 게 얼마나 힘든지 한 번이라도 커스텀 드론을

날려본 사람이라면 다들 알고 있고,

하다못해 시뮬레이션에서 조차 호버링 하는 건 무척 어렵다는 걸 알고 있다.

( 최소 1분 이상 좁은 공간에서 유지하기란 정말 어렵다. - 거의 불가능할 듯 )

 

예를 들어 만약 고글을 쓰고 비행을 하는 중인데

개미가 다리 위로 스멀스멀 올라오고 있거나,

뒷목에 모기라도 앉아서 바늘을 찔러 넣고 있다면,

아니면 전화벨이 시끄럽게 계속 울리고 있다면...

아마 이 자동 호버링 기능이 제일 절실하게 느낄 수 있는 부분일 것이다. 

장담하는데 100% 공감될 것이다. 

( 자동 호버링 켠 뒤, 자연스럽게 고글 벗고 조치하고, 다시 고글 쓰면 되니까 )

 

정확히 말하자면 DJI AVATA는 센서를 이용해서 자동호버링이 되는 구조를

이미 가지고 태어난 센서 드론이다.

 

일반 FPV 커스텀 드론은 일반인들이 직접 부품을 사다가, 납땜하며 만드는 것이기 때문에

보통 잘해봐야 부저나 GPS 장착하는 정도가 최선이다 보니 

당연히 센서관련 해서는 정보도 부족하고, BF Configurator에서도 센서와 관련된 부분은

GPS 말고 없다 보니 잘 신경 쓰지 않는 부분이었다. FlightController (이하 FC)에

이미 탑재된 센서 역시 따로 설정하는 건 없다.

( FC 방향 맞추기 위한 설정이나, 프롭방향, OSD에 표시될 정보 정도~~ ) 

 

그러다 보니 일반 취미로 FPV 하는 사용자들은 이 부분에 별 관심이 없는 듯해 보이고,

최소한 내가 속해있는 모임에 사람들만 봐도 이런 유의 정보에 관심을 가진 사람을

거의 찾아보기 힘들다.

( 정보가 많아야 배우기 쉽고, 먼저 선행하신 분들께 질문도 하고 도움도 받음으로

시간과 시행착오를 줄일 수 있을 텐데.. )

 

사람들이 원래 커스텀 드론으로는 안되는 것으로 알고 있어서 그런 건지

아니면 공부하기 머리 아플까 봐 포기하는 건지 정확히는 나도 잘 모르겠다. 

 

다만, 이쪽 분야가 아직 한글 자료가 많이 없다보니

스스로 독학해야 하는 부분이 많아서 결국 스스로 노력하는수 밖에 없는것 같다.

아직은 쉽게 정리 해 놓은 좋은 자료는 찾지를 못했다.

- 해외 유튜브를 스승으로 삼아서 열심히 검색 해보는 수 밖에 ^^

 

자.. 서론이 길었다..

 

처음 이야기 한 것처럼, FPV 커스텀 드론으로 자동호버링을 하고 싶었다.

그리고 결론부터 말하자면, IF와 딸랑 1만 원짜리 GPS만 달려있으면 자동 호버링이 가능하다.!!

두둥 ~

끝이다. 이게 끝이다. 

 

헐~ 정말? 특수한 센서나 고가의 GPS가 아닌 제일 싸구려 GPS로도 자동 호버링이 가능하다고???

 

맞다.

 

다만, 더 정확하게 말해서 소위 말하는 DJI 센서드론과 같은 말뚝 호버링을 하려면 지자계 센서가

포함된 3만 원 정도 하는 GPS가 필요하고, 실내에서도 말뚝호버링을 위해서는 3만 원에서 5만 원

정도 사이에 있는 옵티컬 플로우라는 센서가 필요하다.

 

우선 싸구려 GPS 만으로 어떻게 자동 호버링이 되는지 궁금하겠지

어처구니없겠지만, IF에서 7.1 버전부터 지원을 하게 되었다고 한다. ㅎㅎㅎ 허무하지 ^^

 

여기서 더 허무한 건 IF는 이미  지자계 센서가 포함된 GPS를 가지고 Position Hold라는

기능을 제공해왔었다. 

 

* 설명 : 지자계 센서가 무엇이냐면, 완전 초보자들이 이해하기 쉽게 설명하면,

싸구려 GPS는 RX, TX,+,- 4가닥이 전부인데, 지자계가 포함된 GPS에는 SDA, SCL이라는

두 가닥의 선이 더 들어가서 총 6가닥을 FlightController(이하 FC) 와 연결해야하는

GPS가 지자계 센서를 가지고 있는 제품이고, 일반 GPS 보다 1~2만원 비싸다.

지자계는 지구 자기장을 줄여서 말하는것이고, 지구는 N극과 S극의 커다란 자석이기 때문에

절대적인 방향을 가르키고 있다.

따라서 지자계 센서를 이용하면, 동서남북을 알수 있기 때문에 나침판 센서라고도 한다. 

 

IF에서는 GPS 좌표 정보와 지자계센서의 방향정보를 수집해서,

IF와 호환이 되는 FC에는 기본적으로 가지고 있는 고도계(기압계)센서 및 자이로 센서 정보를 취합하여

기체를 자동 호버링 할 수 있게 해주게 되는 원리로 동작을 한다. 

 

따라서 이 지자계 센서가 중요한 역활을 하게되는데, 

아시다시피 일반 커스텀 드론은 3인치, 5인치 같은건 크기가 작다. 

그러다 보니 빌드를 하다보면 오밀조밀 GPS가 붙어 있을 수 밖에 없는데,

이게 문제가 되는게 프레임 카폰과 닫아도 안되고, 전원선 근처에서도 안되고,

카메라나 안테나 근처에서도 일정부분 전자기장이 발생되기 때문에 지자계 센서의 값이

정확하게 수신되지 않는 문제점이 발생되서 오차가 커지는 문제가 발생된다.

 

물론 센서드론이나 완제품 형태로 판매되는 기체는 이런 문제점을 극복할 수 있도록

구조를 변경하거나 FPV드론으로는 각고의 노력으로 적절한 타협점을 찾는것 같았다.

( 100% 성능이라기 보다 어느정도 손실 감안 )

 

즉, 지자계 센서 값이 정확해야 기체 머리 방향을 정확히 알수 있고, 이 값이 고정적으로 들어와야

말뚝호버링이 가능하기 때문에 지자계 센서가 꼭 필요했다.

( 이후에 말할 옵티컬 플로우는 다른 의미이니 나중에 설명 하겠다. )

 

그러던중, 최근 BF 4.5 에서 기존에 제공하던 RTH(Return to Home - 혼자 집으로 돌아오기)

기능 설정을 개선해서 발표를 했다. 기존 4.4 인가에도 있기는 했는데, 좀더 기능을 다듬은것 같았다.

 

체크포인트는 BF 에서는 GPS의 지자계센서를 요구하지 않았다는것이다.

즉, GPS정보만으로 쿼드콥터 드론의 방향을 판단하는 방식으로 만들어진것 같고,

이에 대하 IF에서도 지자계가 문제가 되는 경우 지자계 센서를 사용하지 않는 None 설정을 추가해서

GPS 정보만으로도 자동 호버링을 할 수 있는 기능을 7.1 버전에 내놓게 된것이다.

 

그래서 지자계 센서가 없는 GPS만 가지고도 자동 호버링 구현이 가능하다는것을 알게 되었다.

 

** IF 자세한 설정값은 따로 공유하겠다.

다만, 현재 시점은 몇가지 옵션만 수정하고 실 비행 테스트 전이다.

다음 게시물에는 비행 결과와 추가 적인 내용을 공유 할 수 있도록 하겠다.

 

 

그때까지 ~~ 안뇽 ~~