手动飞行

Warning

本实验室出厂的飞机都是校准正确的,如果您拿到的是到手的飞机,可以略过前三点.直接看第四点手动飞行.

1.前提准备

a.QGroundControl的安装

QGC是个可以烧写固件，配置和校准xx的飞控地面站应用软件。

下载适合你电脑操作系统的QGC版本,请参考 QGC官网下载

b.固件的下载

可选择下载的固件有v2和v5版本。可以到我们的github的px4_command仓库中，进入firmware文件夹下载。 下载链接：https://github.com/amov-lab/px4_command/tree/master/firmware

../_images/download_firmware.png

直接下载到本地就可以烧写了。

../_images/firmware_local.png

c.遥控器与接收机使用

遥控器使用左手油门，两个摇杆均回中。使用了遥控器6个通道，5通道设置为SWC三段开关，用来控制飞行模式。飞行模式分别为自稳模式(stabilized)，定点模式(position)和降落模式(land)。 6通道设置为SWD两段开关，用来激活/关闭offboard模式。接下来，将介绍富斯I6S该款遥控器常用的配置流程。

在未对频时，遥控器开机之后如下图所示，没有RX。表示该遥控器还未与接受机对频。

../_images/rc_0.jpeg ../_images/rc_1.jpeg ../_images/rc_2.jpeg ../_images/rc_3.jpeg ../_images/rc_4.jpeg ../_images/rc_5.jpeg ../_images/rc_6.jpeg ../_images/rc_7.jpeg ../_images/rc_8.jpeg ../_images/rc_9.jpeg

2.地面站设置

地面站的设置包括：固件烧写，机型选择，传感器校准，遥控器校准，飞行模式设置，电源设置。 之后的话，可能会配合视频使用。

主要参考文章: https://docs.qgroundcontrol.com/en/SetupView/SetupView.html

a.固件烧写

  • 第一步. 打开QGC，点击飞行器设置图标
  • 第二步. 选择固件菜单栏
  • 第三步. 通过USB连接飞控与电脑端
  • 第四步. 等待飞控连接地面站
  • 第五步. 在右边选择框选择PX4飞行控制栈

在这里,我们使用提供的固件:

../_images/firmware_upload_customize.png
  • 点击高级设置
  • 选择我们下载好的固件文件(v2或者v5)
  • 选择OK烧写固件

如果要用官网最新的固件，直接点击OK就行。等待烧写完成。

../_images/firmware_upload_completed.png

b.机型选择

  • 1.点击飞行器设置图标
  • 2.选择机型菜单栏
  • 3.选择四旋翼机架类型,P600使用的是DJI450机架.如果没有合适的轴距,就选择通用机架.
  • 4.选择完成之后,点击右上角 应用并重启
  • 5.等待飞控重启

c.传感器校准

传感器的校准,首先点击 飞行器设置 图标;然后选择 传感器 菜单

罗盘校准:

  • 选择磁罗盘子菜单
  • 选择飞控的方向(如果飞控上的箭头方向与机架方向的箭头对齐,则选择默认ROTATION_NONE)
  • 点击 OK 继续
  • 共有六个面需要校准，分别为前、后、左、右、上、下。红色轮廓表示未校准该面，黄色表示正在校准该面，绿色表示已校准该面。 按照未校准的朝向摆放无人机，摆放位置正确后，红色轮廓会变成黄色轮廓，表示正在校准该面。
  • 然后根据需要旋转无人机，直到轮廓变成绿色。
  • 对每个面都这样做，直到完成校准。
../_images/compass_calibration.png

文章参考至 PX4 QGC用户手册 https://docs.qgroundcontrol.com/en/SetupView/sensors_px4.html

陀螺仪校准:

  • 选择陀螺仪子菜单
  • 无人机放置在水平面上(一般情况下，放在水平面即可；如果追求极致,可以将无人机放在水平仪上调节至水平)
  • 点击 OK 继续
  • 等待校准进度条完成
../_images/gyro_calibration.png

Warning

无人机在陀螺仪校准过程中应当保持静止不动

文章参考至 PX4 QGC用户手册 https://docs.qgroundcontrol.com/en/SetupView/sensors_px4.html

加速度计校准:

基本和磁罗盘校准类似，但不需要像罗盘校准那样旋转无人机。

  • 选择加速度计子菜单
  • 选择飞控的方向(如果飞控上的箭头方向与机架方向的箭头一致对齐,则选择默认ROTATION_NONE)
  • 共有六个面需要校准，分别为前、后、左、右、上、下。红色轮廓表示未校准该面，黄色表示正在校准该面，绿色表示已校准该面。 按照未校准的朝向摆放无人机。摆放位置正确后，红色轮廓会变成黄色轮廓，表示正在校准该面。
  • 保持无人机在该方向不动,直到轮廓变为绿色。
  • 对每个面都这样做，直到完成校准。
../_images/accelerometer_calibration.png

文章参考至 PX4 QGC用户手册 https://docs.qgroundcontrol.com/en/SetupView/sensors_px4.html

水平校准:

  • 选择水平仪子菜单
  • 选择飞控的方向(如果飞控上的箭头方向与机架方向的箭头对齐,则选择默认ROTATION_NONE)
  • 无人机放置在水平面上(一般情况下，放在水平面即可；如果追求极致,可以将无人机放在水平仪上调节至水平)
  • 点击 OK 继续
  • 等待校准完成
../_images/level_horizon_calibration.png

文章参考至 PX4 QGC用户手册 https://docs.qgroundcontrol.com/en/SetupView/sensors_px4.html

所有传感器校准完成:

../_images/sensor_calibration_complete.png

d.遥控器校准

提前将油门，偏航，俯仰，横滚等摇杆的微调设置为零。这样，遥控器能够更加精准地控制无人机。

遥控器有两种模式。模式1是日本手，右手油门；模式2是美国手，左手油门。P600所配置的的遥控器是美国手。在校准遥控器时，选择 模式2（美国手） 。

开始校准遥控器：

  • 1.点击飞行器设置图标
  • 2.选择遥控器菜单栏
  • 3.点击校准按钮，会弹出把所有微调和辅助微调都设置为0的提示。确认所有微调都设置为0后，点击确定，开始校准。
  • 4.按照右边的图示，拨动相应的摇杆至图示位置。当 下一步 亮起时点击下一步，继续拨动相应的摇杆至图示位置，直到完成所有摇杆位置的校准。
  • 5.完成摇杆校准后，会听到飞机发出两声“滴滴”的声音，提示摇杆校准已完成。

文章参考至 PX4 QGC用户手册 https://docs.qgroundcontrol.com/en/SetupView/Radio.html

e.飞行模式设置

提前在遥控器上设置好一个三段开关用作飞行模式开关，一般对应的是通道5；两段开关用作offboard模式开关，一般对应的是通道6。

P600用的三段开关的三个档位分别对应的是飞行模式1，飞行模式4和飞行模式6三种飞行模式。

飞行模式设置步骤如下：

  • 1.点击飞行器设置图标
  • 2.选择飞行模式菜单栏
  • 3.选择通道5作为飞行模式开关
  • 4.飞行模式1设置为”自稳模式(stabilized)”,飞行模式4设置为”定点模式(position)”,飞行模式6设置为”降落模式(land)”
  • 5.设置通道6为offboard模式开关

设置完成后的结果如下图所示：

../_images/flight_mode_setup.png

文章参考至 PX4 QGC用户手册 https://docs.qgroundcontrol.com/en/SetupView/FlightModes.html

飞行模式的介绍:

手动控制有三种，一种是自稳模式，一种是半自主模式，还有一种是特技模式。

辅助飞行模式：姿态(定高)模式和位置(定点)模式

自主飞行模式：offboard模式，自主任务模式，自主返航模式，以及自主降落模式。

f.电源设置

电源设置中，我们需要设置目前电池电压量，所以需要bb响。实测一下电池电压量。电调的校准也是在这完成的.

校准电源传感器

  • 1.点击飞行器设置图标
  • 2.选择电源菜单栏
  • 3.P600飞机使用的是6s电池，因此在 电池芯数 输入框中输入6。满电电压(每芯)为4.2V，空电电压(每芯)为3.7V。(P200无人机为4S电池)
  • 4.准备校准电压分压器。提前实测好电池总电压量。
  • 5.点击电压分压器旁边的 计算 按钮，在右侧弹出一个对话框。根据提示输入实测的总电池电压，点击计算设置新的电压乘数。弹出的设置对话框如下图所示：
../_images/battery_caliberation.png
  • 6.等到飞行器的电压与实测电压一致时，点击对话框右上方的 关闭 按钮，完成电源模块校准。如上图所示。

文章参考至 PX4 QGC用户手册 https://docs.qgroundcontrol.com/en/SetupView/Power.html

电调校准(ESC):

Warning

永远不要尝试在装桨叶的时候校准电调，因为在校准过程中电机会以最大转速旋转！

  • 1.确保电池当前没有接通，且使用USB连接上飞控与QGC地面站
  • 2.点击”校准”
  • 3.当提示你接上电池,这时候再接上电池
  • 4.等待校准完成

文章参考至 PX4 QGC用户手册 https://docs.qgroundcontrol.com/en/SetupView/Power.html

3.PX4入门

a.日志分析

有关PX4固件飞行过程中的详细数据,可以查看飞行日志分析.飞行日志是uORB主题中的消息,后缀名为.ulg的文件.首先可以用QGC通过数传(速度慢)或者USB在”分析图标”下面的”日志下载”菜单栏中下载对应的日志文件. 另外一种获取日志方式,拔出飞控中的SD卡,然后用读卡器获取到相应的日志文件.

日志分析

日志分析工具推荐使用flightplot。在 github 下载与电脑操作系统一致的安装包，该软件的使用需要有Java环境。

在flightplot软件中,你可以查看与飞控相关的所有主题。列出你所需要查看的主题,然后就可以将该主题显示在图表上了。

PX4中主要的主题

主题完整的列表可以在固件下的 msg文件 中找到。下面是比较重要的几个topic（主题）:

  • vehicle_status 无人机的各个状态(导航状态,解锁状态,系统状态),飞行模式
  • vehicle_local_position 无人机本地状态
  • vehicle_attitude 无人机姿态角
  • vehicle_local_position_setpoint 无人机位置的相对目标点
  • vehicle_global_position 无人机全球位置
  • vehicle_vision_position 无人机视觉位置
  • att_pos_mocap
  • actuator_controls 电机的信号控制
  • vehicle_land_detected 无人机降落检测

b.PID调参

4.手动飞行

您向我们购买到手的飞机，可以不用执行“ 2.地面站设置 ”中的校准过程。因为在飞机出厂前我们都已经校准好了，您可以直接开始手动飞行。 在上面的遥控器对频使用过程中,也讲过在遥控器上面设置三种飞行模式，分别为自稳模式、定点模式以及降落模式。 如果你对px4的飞行模式还不了解的话,请参考 飞行模式介绍。

纯手动飞行模式:在飞行模式为stabilized下，手动控制飞行。在室内没有GPS的情况下，GPS的指示灯为蓝色闪烁,此时,可以手动解锁,控制无人机飞行。如果没有飞行经历的话，建议先在模拟器上熟练遥控器，然后再实际飞行。

辅助飞行模式:定高或者定点飞行,定高飞行不需要使用GPS,定点模式飞行需要GPS,在室外可以测试飞行,定点模式(position)有油门阈值,在油门量的40%~60%是油门死区.高于60%或者低于40%油门摇杆才会有向上或者向下的动作.

自主飞行模式:mission模式中,可以在QGC地面站上面规划预先规划好了的路径,该飞行模式也是需要在室外有GPS的地方测试.

文章参考至 PX4 用户使用手册 https://docs.px4.io/master/en/flying/missions.html

下面介绍到手飞机的手动飞行说明:

  • 首先要清楚遥控器的SWC三段开关代表的是飞机的三种飞行模式。向外(远离摇杆)飞行模式为自稳模式(也就是手动模式)，中间(开关位置在中间)飞行模式为定点模式(在手动飞行中无需使用)，向内(靠近摇杆)飞行模式为降落模式(在手动飞行中无需使用)。
  • 遥控器是美国手，左手油门。左摇杆上下表示油门大小，左摇杆左右表示偏航；右摇杆上下表示俯仰，右摇杆左右表示横滚。

手动飞行之前将WIFI数传配置为AP模式(也可以配置为网卡模式)。在同一局域网下，QGroundControl使用TCP连接到飞控，从而查看飞控当前状态。

手动飞行步骤:

  • 上电,连接WIFI数传至QGroundControl,查看飞控当前状态有无报错
  • 遥控器解锁,解锁方式为内八式解锁,解锁之后飞机有怠速
  • 遥控器控制飞机,油门慢慢推起至飞机飞起来,如果飞机有明显倾斜,可以一边慢慢推油门,一边稍微打一点俯仰或者横滚(根据飞机倾斜位置,反方向修正)
  • 正常用遥控器控制飞机各个姿态变化.