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2024年5月30日发(作者:)
遥控飞机droneapp操作指南
DroneKit-Python是一个用于控制无人机的Python库。DroneKit提供了用于控制
无人机的API,其代码独立于飞控,单独运行在机载电脑(Companion Computer)或
其他设备之上,通过串口或无线的方式经MAVLink协议与飞控板通信。除了DroneKit-
Python以外,还有DroneKit-Android以及DroneKit-Cloud的API供不同的开发者使
用。
本教程使用的解决方案为:
运行在机载电脑上的DroneKit-Python代码
机载电脑选择Raspberry Pi 3B
Pixhawk飞控上运行ArduCopter(APM)飞控软件
安装额外的传感器:光流(Optical Flow)传感器和超声波(Rangefinder)适应室
内飞行的环境
使用的PC运行Windows 10
Pixhawk作为一款开源飞控,价格便宜、功能强大。不过,因为它开源的属性,飞控
的安装和调试不及商品飞控简便;刚入门的时候可能会感到没有头绪,这时候不要放弃,
熟悉了以后你会喜欢上它的!
如果已有安装了Pixhawk的无人机,请确认无人机装载的飞控程序为最新稳定版本
的ArduCopter。此外,请进行多次试飞,确认无人机和飞控设置正确、飞手能够熟练操
控。
如果选择购买散装的套件,互联网上有很多关于组装和调试Pixhawk飞控的教程,
一般卖家也都会提供文档和技术支持,这里不再展开。推荐非常经典的泡泡老师新手课堂
-PixHawk飞控的使用方法。
需要注意,网上有些卖家会把传感器替换成低精度的型号,因此特别注意一些售价低
得反常的飞控。这些飞控即便可以飞行,但很可能在滤波和控制上出现问题。所以,我还
是推荐各位去找开源社区的合作企业购买飞控。虽然贵了点,但是硬件质量更加可靠,能
够避免许多不必要的麻烦和炸机事故。
在进行下一步操作之前,请确认:
无人机组装完成
飞控调试完成
多次试飞成功,Stabilize、AltHold、PosHold、Loiter、Land等模式下功能正常
飞手能熟练操控无人机
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第2步 连接和测试外设#
2.1 连接机载电脑#
ArduPilot官方支持多种微型计算机,且理论上任何计算机或单片机都可以通过
UART串口直接连接到Pixhawk飞控。用户和开发者可以根据自己的需求和预算,选购
合适的微型计算机。这里以Raspberry Pi 3B(树莓派3B)为例,因为它的设置相对简
单、价格合理、参考资料较多。
2.1 使用树莓派连接Pixhawk飞控
2.2 安装距离传感器#
在室内环境下,Pixhawk上自带的气压计无法提供足够准确(厘米级)的定高数据,
可能因为空调、风扇甚至开关门、人员走动所产生的气流引起气压变化,导致无人机的高
度突然升高或降低,撞击天花板或地面而发生危险。因此,需要安装超声波传感器或激光
雷达传感器,用于室内的高度控制。
市面上受支持的超声波传感器和激光雷达种类繁多、价格和精度不一,建议根据需要
选用,并寻求卖家或官方文档(英文)的技术支持。
2.3 安装光流传感器#
室内环境下,GPS信号经过建筑物墙体的阻挡和反射,无法提供准确的定位数据,
因此不能使用GPS作为定位信息的来源。光流传感器是一个安装在无人机上、指向正下
方的摄像头,使用光流算法,能够在无GPS信号的情况下,为无人机提供定位数据和地
速(相对地面的速度)。
2.3 在Pixhawk飞控上安装和调试PX4Flow光流传感器
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第3步 控制指令的配置、编写和测试#
从这里开始,我们将针对室内飞行、光流+超声传感器组合这一特殊情况,配置飞控
参数、编写和测试控制代码。这部分3.1、3.2和3.3的内容会互相穿插,在3.4中将给出
一个较为合理的开发、测试流程,以供参考。
3.1 修改飞控参数#
目前,ArduPilot的官方飞控程序还是以GPS信号作为定位信息的主要来源。需要对
飞控参数做一些修改,使得光流传感器和测距传感器获取的位置信息和高度信息能够被飞
控程序正确使用。
3.1 Pixhawk室内自动控制:参数设置
3.2 使用SITL模拟器#
在进行实物试飞之前使用模拟器进行测试,可以试验方案的可行性,同时规避掉许多
简单的问题,减少测试过程中无人机炸机带来的损失。
在这里,我们需要编译最新的稳定版本固件。
3.2.1 如何从源码编译SITL(Windows)
3.2.2 使用从源码编译的SITL测试DroneKit代码
3.2.3 Pixhawk室内自动控制:参数设置(SITL)
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