基本概念

本主题提供了无人机和使用 PX4 的基本介绍(主要面向新手用户,但对有经验的用户也是一个很好的介绍)。

如果你已经熟悉了基本概念,你可以转到基本组件以了解如何连接特定的自驾仪硬件。 要加载固件并使用 QGroundControl 设置飞行器,请查看基本配置

无人机是什么?

无人机是无人驾驶的 ”机器人“ 设备,可以远程或自动控制。

无人机可应用在消费、工业、军事等领域的诸多使用情形和应用案例。 这包括(非详尽):航空摄影/录像,载货,竞速,搜索和测绘等。

存在用于空中、地面、海洋和水下各种不同类型的无人机。 这些(更正式地)被称为无人驾驶飞行器(UAV),无人驾驶飞行器系统(UAS),无人驾驶地面车辆(UGV),无人驾驶水面船只(USV),无人驾驶水下潜航器(UUV)。

无人机的 ”大脑“ 被称为自动驾驶仪。 它由在 设备控制器</ 0>(“飞行控制器”)硬件上运行的 飞行堆栈* 软件组成。</p>

PX4 Autopilot

PX4 is powerful open source autopilot flight stack.

Some of PX4's key features are:

PX4 is a core part of a broader drone platform that includes the QGroundControl ground station, Pixhawk hardware, and MAVSDK for integration with companion computers, cameras and other hardware using the MAVLink protocol. PX4 is supported by the Dronecode Project.

QGroundControl

Dronecode地面控制站称为 QGroundControl 。 您可以使用 QGroundControl 将(闪存)PX4 加载到飞行器控制硬件上,您可以设置飞行器,更改不同参数,获取实时飞行信息以及创建和执行完全自主的任务。

QGroundControl 可以在 Windows,Android,MacOS 或 Linux 上运行。 从 这里 下载并安装。

QGC 主屏幕

Vehicle/Flight Controller Board

PX4最初设计为在 Pixhawk Series 控制器上运行,但现在可以在 Linux 计算机和其他硬件上运行。 选择飞行控制板时,您应当考虑飞行器的物理尺寸限制,想要执行的活动,还有必不可少的成本。

更多信息,请参阅:飞行控制器选择

Sensors

PX4 使用传感器来确定飞行器状态(稳定和启用自动控制所需)。 系统最低要求 陀螺仪,加速度计,磁力计(罗盘)和气压计。 需要 GPS 或其他定位系统来启用所有自动模式和一些辅助模式。 固定翼和 VTOL 飞行器还应包括空速传感器(强烈推荐)。

有关详细信息,请参阅︰

ESCs & Motors

许多 PX4 无人机使用无刷电机,其由飞行控制器通过电子调速器(ESC)驱动(ESC将来自飞行控制器的信号转换为合适的功率水平,传递给电机)。

有关 PX4 支持的 ESC/Motors 的信息,请参阅:

Battery/Power

PX4 无人机通常由锂聚合物(LiPo)电池供电。 电池通常使用电源模块 电源管理板 连接到系统,它为飞行控制器和 ESC(用于电动机)提供单独的动力。

有关电池和电池配置的信息,请参见电池配置基本组件(例如 Pixhawk 4 接线快速入门>电源)。

Radio Control (RC)

无线电控制(RC )系统用于手动 控制飞行器。 它由一个遥控装置组成,使用发射机来与飞行器上的接收机通信。 一些 RC 系统还可以接自动驾驶仪传回的收遥测信息。

PX4 在自主飞行模式中不需要遥控系统。

Taranis X9D遥控器。

RC系统选择说明如何选择 RC 系统。 其他相关主题包括:

Data/Telemetry Radios

数据/遥测无线电可以在诸如 QGroundControl 的地面控制站与运行 PX4 的飞行器之间提供无线 MAVLink 连接。 这使得飞机飞行时调试、检查数传、更改任务等等成为了可能。

Offboard/Companion Computer

PX4 可以通过串行电缆或 wifi 由独立的机载计算机进行控制。 The companion computer will usually communicate using a MAVLink API like the MAVSDK or MAVROS.

使用 Robotics API 需要软件开发技能,并且超出了本指南的范围。

Removable Memory/Logging

PX4 使用 SD 存储卡存储飞行日志(并不是每个飞行控制器都支持 SD 卡)。

Pixhawk 主板支持的最大 SD 卡大小为 32 GB 。

许多推荐的 SD 卡列在:开发人员指南>日志记录</ 0>中</p>

Flight Modes

飞行模式为用户(飞行员)提供不同类型/级别的飞行器自动化和自动驾驶辅助。 自主模式完全由自驾仪控制,无需飞行员/遥控输入。 例如,它们用于自动执行诸如起飞,返回原位和着陆等常见任务。 其他自主模式执行预编程任务,跟随 GPS 信标,或接受来自机载计算机或地面站的命令。

手动模式 由用户(通过 RC 控制杆/操纵杆)在自驾仪的帮助下实现控制。 不同的手动模式可以实现不同的飞行特性- 例如,某些模式可以实现特技动作,然而其他模式则无法翻转或抵抗风以保持位置/航向。

并非所有的飞行模式都适用于所有飞行器,并且某些模式只能在满足特定条件时使用(例如,许多模式需要全局位置估计)。

可用飞行模式的概述可在 这里找到。 飞行模式配置 中提供了有关如何设置遥控开关以打开不同飞行模式的说明。

Safety Settings (Failsafe)

PX4 具有可配置的故障安全系统,可在出现问题时保护和恢复您的飞行器! 这些允许您指定可以安全飞行的区域和条件,以及触发故障保护时将执行的操作(例如,着陆,保持位置或返回指定点)。

您只能为 第一个 故障保护事件指定操作。 一旦发生故障保护,系统将执行特殊处理代码,以便后续故障保护触发器由单独的系统层级和飞行器特定代码管理。

主要的故障保护事件如下:

  • 低电量
  • 遥控(RC) 信号丢失
  • 位置信息丢失(全局位置估计质量太低)
  • 机载计算机控制指令丢失(如与机载计算机失去连接)
  • 数传信号丢失(如失去与 GCS 的遥测连接)
  • 超出地理围栏 (限制飞行器在虚拟圆柱体内飞行)。
  • 任务故障保护(防止先前的任务在新的起飞地点运行)。
  • 交通避障(由来自如 ADS-B 转发器的数据触发)。

有关详细信息,请参阅:安全(基本配置)。

Heading and Directions

所有车辆,船只和飞机都具有航向(机头朝向)或基于其前进运动的方向。

机架航向

知道设备航向,以使自驾仪与设备运动矢量对齐是重要的。 即使多旋翼从各个方向都对称,但其也有航向。 通常制造商使用彩色螺旋桨或带颜色的机臂来表示航向。

机架航向 TOP

在我们的插图中,我们将使用红色的前螺旋桨来显示多旋翼的航向。

您可以在 飞行控制器方向 中深入了解航向。

© PX4 Dev Team. License: CC BY 4.0            Updated: 2019-08-23 21:17:47

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