无人机飞行模式(Ardupilot和MAVLink协议)(STABILIZE、ALTITUDE HOLD、LOITER、GUIDE、AUTO、LAND、RTL)

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2020年11月16日 10时25分

理解飞行模式对于能够操纵运行Ardupilot和MAVLink协议的无人系统至关重要。 Ardupilot定义了几种飞行模式。 在本节中,我们介绍最重要且更常见的交易模式。

 

1、The STABILIZE mode 

稳定模式,在此模式下,无人驾驶系统完全由用户控制。 无人机系统将响应来自用户控制的RC控制器的每个输入,并且由用户自行决定补偿无人机系统产生的任何漂移。

 

当自动驾驶仪无法以任何其他自主模式控制无人机时,建议用户立即切换到稳定模式以手动控制无人系统。必须注意的是,可以从无人系统中下载数据记录日志文件,通过在任务计划程序中的“图形”选项卡中打开它来分析飞行性能。

 

2、ALTITUDE HOLD

高度保持:一种更舒适的控制无人系统的模式,用户无需担心为无人系统保持固定的高度,因为自动驾驶仪会自动控制 PID控制器控制无人机的高度。 用户可手动控制无人系统的方向和位置。 与稳定模式相比,对于新手更建议使用此模式,并且不需要GPS,因为它可以使用气压计估算高度。

 

如下图所示,可以在APM任务计划程序中调整ALT_HOLD模式的PID控制器的设置。用比例控制器保持海拔高度,该比例控制器估计所需海拔高度与实际海拔高度之间的误差并调整垂直加速度。比例增益可以通过地面站进行设置,如下图所示。比例增益须谨慎设置,因为很高的增益会使控制更加激进和不稳定,而非常低的增益会使控制变得更加平稳。非常慢且无响应。

 

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3、LOITER

LOITER:LOITER模式是控制无人系统的一种更易访问的模式,一旦用户不向RC控制器提供输入,它便保持无人系统的当前位置,方向和高度。此模式与STABILIZE模式类似,但是一旦用户将手指从RC操纵杆中拿出,无人机系统将控制其位置,航向和高度。 LOITER模式需要GPS 3D fix才能工作,或需要optical flow。
必须注意,仅当(1)GPS具有3D Lock,(2)HDOP小于2.0时,才可以将无人机设在LOITER模式。因此,此模式需要GPS 3D fix。

 

为了获得出色的LOITER性能,必须具有

(1)GPS Lock

(2)罗盘的受到小的电磁干扰

(3)低振动。

 

可以从Mission Planner地面站或类似的地面站调整PID控制器的增益。 LOITER SPEED代表最大水平速度,单位为cm / s,通常等于500 cm / s(等于5m / s)。默认配置是最大加速度等于LOITER SPEED的一半(即2.5m / s^{2})。

 

可以通过设置高度,位置和方向(偏航,俯仰和横滚)的PID控制增益,通过地面站来配置LOITER模式的参数。

 

4、GUIDE

GUIDED模式是必不可少的,并且仅在GPS模式下运行。当无人系统的GPS执行3D fix并被激活时,可以将无人系统发送到通过地面站自动导航到特定的GPS坐标。之所以称为GUIDED模式,是因为无人驾驶系统由用户引导以自动导航到用户选择的特定航路点。

 

GUIDED模式与GPS结合使用,允许用户将无人系统发送到由其GPS坐标定义的指定航点。仅当GPS具有3D fix功能时,才可以将无人系统武装为GUIDED模式。

 

通常,在GUIDED模式下,地面站用于将导航航点发送到无人系统进行导航。因此,将遥测设备连接到无人系统和地面站以允许它们之间的远程通信非常重要。

 

通常,用户需要在GUIDED模式下单击地图上的某个点,然后无人系统会规划其路径并朝目标移动。

 

5、AUTO

AUTO模式是指自主模式,其中无人系统将遵循预定的任务。 任务是存储在无人系统自动驾驶仪中的一组航点。 当选择“自动”模式时,无人系统将以与存储它们相同的顺序自动到达每个航路点。

 

6、LAND

LAND模式将迫使无人机着陆。

 

7、RTL

RTL模式,也称为返回发射,将迫使无人系统返回执行起飞的起始位置。

 

LAND和RTL模式可用于违反导航安全和地理围栏的情况,例如,可以在自动驾驶仪上编程,如果电池电量低于一定水平,则无人系统需要立即降落或返回起始位置 自动。 这称为GEOFENCE。

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