怎么通过遥控器控制pixhawk的AUXPWM通道

利用外载计算机发送PWM波来控制，也就是做一个遥控器，不过这个遥控器的功能是程序设定死的，而且是通过导线与飞控连在一起的。

这种方法适合做一些电子设计大赛这样时间比较紧凑的赛事，但基本上没有什么技术水平，就是设定好通道的PWM波和相应的占空比就行。

或者利用外载计算机发送MAVLINNK协议来进行offboard模式，进而控制飞控。APM固件是引导模式，和offboard模式还是有点区别，这里只探讨后者。这种offbaord模式的控制需要发送相关的数据流和offboard心跳包，还好官网上有相关的例程，是一个利用mavros来控制的，很简单，这个下次再进行探讨。可以设定好航点和飞机的姿态，速度等信息，非常方便，最好用遥控器的其中一个开关来控制offboard的使能和失能，这样比较安全。

多旋翼无人机也是由电机的旋转，使螺旋桨产生升力而飞起来的。比如四旋翼无人机，当飞机四个螺旋桨的升力之和等于飞机总重量时，飞机的升力与重力相平衡，飞机就可以悬停在空中了。

对于PX4Firmware的调试，有别于传统的单片机单步调试，没有办法仿真，因为是多线程程序，也没有好的集成编译环境。主要还是靠串口打印来调试数据。在Pixhawk飞控上有一个USB的接口，如果想要进入串口打印调试终端nsh，就必须拔掉SD卡，然后用USB口连接电脑，否则不能进入nsh终端。我们采用的开源无人机飞控硬件是pixhawk，相对来说这是一个比较稳定的版本，经过实际的飞行测试，效果比较理想。

FMU中集成了STM32F427处理芯片MPU6050三轴加速计和三轴陀螺仪、MS5611气压计、LSM303D加速度计和磁罗盘。以及丰富的总线接口，4路串口SPI、I2C、ADC接口等等。FMU采用的单片机STM32F427，主要负责对传感器的数据进行采集并进行姿态和位置解算，并通过经典PID控制程序输出控制量到IO程序中，生成飞行控制量，进而控制飞机的飞行。

在多旋翼设计中需要注意些什么？

（1）交叉型

按飞行方向与机身关系，又分为+字型和X字型。

目前常用的X字型结构，因为：

• 机动性更强

• 前视相机的视场角不容易被遮挡。

（2）环型

• 与传统交叉型机架相比，其刚性更大

• 可较大程度避免飞行中机架所产生的振动，增加了机架结构强度。

• 增加了机架的重量，转动惯量，灵活性降低。

（1）常规布局和共轴双桨

1）共轴双桨优点

• 不增加多旋翼整体尺寸

• 减少螺旋桨对照相机视场的遮挡

2）注意

• 会降低单个螺旋桨的效率。大概共轴双桨只相当于16个螺旋桨

（2）桨盘角度

1）螺旋桨桨盘水平装备

机臂旋翼飞行器，机架半径R与旋翼最大半径 存在如下关系( 表示轴间夹角)

减小多旋翼机体尺寸对多旋翼惯性、有效负载具有很大影响，并最终影响最大可达角加速度α和位移加速度。

在设计时，需要将重心设计到多旋翼的中心轴上。另外的一个问题是将重心设计到多旋翼螺旋桨形成的桨盘平面的上方还是下方呢？

（1）多旋翼前飞情形

• 在右图中，诱导的来流会产生平行于桨盘平面的阻力

• 如图(a)，如果多旋翼重心在桨盘平面下方，那么阻力形成的力矩会促使多旋翼俯仰角转向0度方向

• 如图(b)，若多旋翼重心在桨盘平面上，那么阻力形成的力矩会促使多旋翼俯仰角朝发散方向发展，直至翻转。

因此，当多旋翼前飞时，重心在桨盘平面的下方会使前飞运动稳定。

（2）多旋翼风干扰情形

• 当阵风吹来，诱导的来流会产生平行于桨盘平面的阻力

• 如图(c)，如果多旋翼重心在下，那么阻力形成的力矩会促使多旋翼俯仰角朝发散的方向发展，直至翻转。

• 如图(d)，若多旋翼重心在上，那么阻力形成的力矩会促使多旋翼俯仰趋向于0。因此，当多旋翼受到外界风干扰时，重心在桨盘平面的上方可以抑制扰动。

（3）结论

• 无论重心在桨盘平面的上方或下方都不能使多旋翼稳定。

• 需要通过反馈控制将多旋翼平衡。然而，如果重心在桨盘平面很靠上的位置，会使多旋翼某个运动模态很不稳定。因此，实际中建议将重心靠近多旋翼的中心，或者根据需求可以稍微靠下。这样控制器控制起来更容易些。

理想位置应在多旋翼的中心。若自驾仪离飞行器中心较远，由于存在离心加速度和切向加速度, 将会引起加速度计的测量误差,即“杆臂效应”。

(1)标准安装方位

(2) 代用安装方位

Pixhawk/APM2自驾仪可在超过30度角的方位安装在机架上，需要通过相应的软件设置重新得到自驾仪安装在机体上的标准方位。

对外形进行设计主要是为了降低飞行时的阻力。按其产生的原因不同可分为

（1）摩擦阻力

（2）压差阻力

（3）诱导阻力

（4）干扰阻力。要减少该阻力，需要妥善考虑和安排各部件之间的相对位置关系，部件连接处尽量圆滑过渡，减少漩涡产生。

设计建议：

（1）需要考虑多旋翼前飞时的倾角，减少最大迎风面积。

（2）并设计流线型机身

（3）考虑和安排各部件之间的相对位置关系，部件连接处尽量圆滑过渡，飞机表面也要尽量光滑

（4）通过CFD仿真计算阻力系数，不断优化

（1）刚度、强度满足负载要求，机体不会发生晃动、弯曲；

（2）满足其他设计原则下，重量越轻越好；

（3）合适的长宽高比，各轴间距、结构布局适宜；

（4）飞行过程中，满足其他设计原则下，保证机体振动越小越好；

（5）美观耐用。

（1）减振意义

1）飞控板上的加速度传感器对振动十分敏感而加速度信号直接关系到姿态角和位置的估计，因此十分重要。具体地：

• 加速度信号直接关系到姿态角和姿态角速率的估计。

• 飞控程序融合了加速度计和气压计、GPS数据来估计飞行器的位置。而在飞行器定高、悬停、返航、导航、定点和自主飞行模式下，位置估计很关键

2）减振另外一个重要的作用是提高成像的质量，这样就可以不依赖云台。这对于多旋翼的小型化至关重要。

（2）振动的主要来源

机体振动主要来源于机架变形、电机和螺旋桨不对称。

1）机架

• 机架变形特别是机臂变形会导致产生异步振动，所以机臂的刚度越大越好；

• 一般的碳纤维多旋翼机架具有足够的抗扭特性和抗弯特性；

• 相比而言，铝制机架刚性更好,但更重；

• 要保证电机与机臂的安装连接,以及机臂与控制云台的安装连接是安全可靠的，并具有一定的减震缓冲效果。

2）电机

• 电机能够平滑稳定运行；

• 桨夹需要和电机轴承、螺旋桨中心共轴，避免电机转动时产生偏心力；

• 电机平衡。

3）螺旋桨

• 螺旋桨平衡调节器；

• 螺旋桨应匹配机架型号和机体重量，并在顺逆时针旋转时具有相同的韧性；

• 碳纤维刚度大，但旋转时存在安全隐患；

• 低速大螺旋桨相比于高速小桨效率更高，但是振动幅度较大。

（3）振动强度约束

1）一般在多旋翼横向振动强度低于03g，在纵向振动要求低于05 g。

2）实际工程中要求所有轴振动强度在±01g之内。

若以上问题都考虑了，那么只需要再考虑其他减振手段

（4）自驾仪与机架的隔振

1） 传统做法上，双面泡沫胶带和尼龙扣已被应用于把自驾仪固定在机架上。

2）在许多情况下，因为自驾仪质量很小，导致泡沫胶带或尼龙扣不能起到足够的减振作用。如右图，已被测试过的可行的隔振方案有：Dubro泡沫、凝胶垫、O形环悬挂安装和耳塞式安装等。

3）目前市面上也有飞控减振器，。它由2块玻纤支架，4个减震球和2块泡棉胶垫组成。

（1）螺旋桨噪声的主要危害

1）多旋翼机身将处于螺旋桨所直接辐射的声场中，各灵敏传感器可能会受到噪声的影响而失真。

2）噪声影响周围飞行环境，产生噪声污染。特别是多旋翼在居民区飞行时产生的噪音。

3）若考虑不周，螺旋桨辐射的噪声所诱发的机体结构振动与声疲劳，有可能严重影响飞机的安全性。

4）小型多旋翼出于隐秘侦查的需求，需要保持飞行时的足够安静。

（1）螺旋桨发声原理

1）旋转噪声

• 具有一定厚度的螺旋桨桨叶周期性地扫过周围空气介质，并导致空气微团的周期性非定常运动，于是就产生了厚度噪声;

• 负载噪声是拉力噪声与阻力噪声的组合，是由于桨叶叶面的压力场变化而引起的。

2）宽带噪声

螺旋桨的宽带噪声是由桨叶与湍流之间相互作用产生的桨叶负载随机变化引起。

对于飞行器螺旋桨和各类叶轮机械来说，其共同特征是由旋转叶片发声。高速旋转的螺旋桨会导致气流脉动的产生，而强烈脉动的气流会以噪声的形式向外释放。一般而言，螺旋桨噪声可进一步区分为旋转噪声和宽带噪声。

（2）减噪措施

（1）设计有特色的飞行器构型，让人容易识别。

（2）减振方面，因为机体振动主要来源于机架变形、电机和螺旋桨不对称，所以在机架重量和尺寸相同情况下，尽量保证机架拥有更强的刚度，选择做工优良的电机和螺旋桨。为了防止针对对飞控或者摄像设备的影响，需要进一步考虑加入减振云台。

（3）在减噪方面，主要通过设计新型的螺旋桨来达到。这一讲，我们仅仅给出了一些设计原则，而没有具体的设计方法。那么，在同等性能要求下，如何设计阻力最小、振动最小、噪声最小的多旋翼呢？在多旋翼外型大同小异的今天，这些可能就是未来可以改进的方向之一。

可以试一下把println(x,y);改成：

print("("); print(x); print(","); print(y); println(")");

把数组拆分输出

一、无法解锁（黄灯闪烁）

  无法解锁的原因会有多种，请按照如下步骤进行检查：

  1、初始设置是否全部完成

  a、机架类型选择是否正确，或者你根本就没有选择？

注意，新版本的飞控固件在默认参数情况下，需要先在mission planner中设置好机架类型后才会有各个控制通道的输出。

  b、加速度计校准（如果没有校准或者上次校准不成功，解锁时姿态窗口会提示）；

  c、指南针校准（如果没有校准或者上次校准不成功，解锁时姿态窗口会提示）；

  d、遥控器校准（并且各个通道的正反向正确）；

  e、飞行模式设置（注意，在PosHold、Loiter模式下，如果GPS没有定位或者定位不佳，是无法解锁的）

  f、电调校准（你确定你校准成功了吗？）

  2、是否连接了“安全开关”，并解锁。

  pixhawk飞控硬件引入了“安全开关”这个外设，飞控默认是使能安全开关的，这就需要你在使用遥控器解锁前先长按安全开关，进行初步解锁，然后再通过遥控器解锁。如果你不想用安全开关，在全部参数列表中将“BRD_SAFETYENABLE”设为“0”即可。（注意，有些参数是立即生效，有的参数是重启生效，建议为稳妥起见，进行一次重新上电 *** 作）

  3、会不会是飞控已经解锁了，但是电调并没有工作。

  a、会不会是你只给飞控供电了，而没有给电调供电？

  b、会不会电调信号线断了？或者信号线插反了？

  c、会不会是电调没有校准？

   4、会不会打开了地理围栏功能，并且飞机处于地理围栏之外？

二、电台连接缓慢，或者有很大概率连接失败

  APM最新版固件很少出现这个问题了，之前的固件与某些电台联合使用的时候会出现这个问题。

  原因：全部参数列表中“BRD_SER1_RTSCTS”和“BRD_SER2_RTSCTS”默认是“2”，即“auto 自动”。这个两个参数控制着飞控连接电台的串口是否开启流控制（串口协议里的概念）。0表示不用，1表示用，2表示自动检测。自动检测的原理是飞控初始化的时候先默认是使用，然后收发一些数试试，如果不行，就认为不用，以前的固件这里好像有点bug，导致有时就连不上地面站了。将这两个参数设为0即可。

三、悬停掉高（或者叫定高不好，上下浮动）

 定高不好，可能是由以下两个原因造成的：

1、机架震动大，飞控减震没有做到位，导致飞控Z轴加速度出现较大奇异值，从而导致飞控在某些时刻对自身速度、加速度的估计出现错误，明明飞机没有向上走，但是飞控认为飞机在快速向上走，于是控制飞机猛收油门，从而飞机猛地向下掉一下。这类问题导致的定高问题更像是飞机在向上或者向下抽动。

2、气压计受自身螺旋桨气流影响导致高度估计问题。大家一般会在气压计上加一块海绵，但其实对于大飞机这个是不够的，最好再增加2层遮挡物：一、飞控加外壳，外壳透气孔尽量小一点，如果飞控外壳四面透风就意义不大了；二、将飞控装在机身内部，并且尽量使得机身封闭（一般很难做到完全封闭，从而不影响气压计检测外界气压值），这个可能比第一条还关键。

3、如果是缓慢的高度变化，并且变化范围在05m以内，那么，可以认为是正常的，因为飞控对自身高度的估计主要来源于气压高度计，而气压随着气温会缓慢变化，再加上飞控旋翼气流影响以及各种测量噪声，飞控对自己的高度的估计会缓慢变化，从而导致高度控制出现漂移。如果想提高定高效果，只能考虑添加“相对高度计”，如超声波、毫米波雷达、激光测距仪等。

四、定点定不住

  定点定不住，可能是由如下原因造成的：

  1、确认自己已经成功切到PosHold或者Loiter模式！（你以为你切了，实际上没切，或者由于GPS、磁罗盘等问题飞控拒绝切到定点模式）一定要通过地面站看模式，反复确认；

  2、GPS信号差，如果有严重遮挡，GPS定位会出现较大幅度的漂移，进而导致定点定不住；

  3、遥控器有偏移值。要么你没有校准遥控器，要么不小心拨动了遥控器微调，要么温度变化导致遥控器自己行程飘了，导致摇杆处于中位时飞控收到的是向一边打杆的控制指令……

  4、磁航向不正。磁罗盘没有校准，或者磁罗盘歪了，或者磁罗盘受到干扰，导致飞控对机头方向的估计与实际航向不一致，进而导致位置控制时出现刷锅飞行的情况（飞机机头指向不变，飞行轨迹呈现刷锅的感觉）。

五、刷哪种固件？PX4固件？APM固件？

  首先应该明白PixHawk、PX4固件、APM固件三者的关系：

  PixHawk指的是飞控硬件，相比之前大多数开源飞控使用的AVR单片机，Pixhawk飞控在硬件性能上有了很大的提升，它采用的STM32F427VIT6作为主控，32位，主频168MHz，可以说是相当的牛逼。

  PX4固件和APM固件指的是软件，它们都是运行在PixHawk硬件之上的，是两种不同飞控程序。对于刷哪个固件，请看下面的对比：

  1、PX4固件的源代码结构明了，对于学习飞控程序的人来说，可能入手更快一点；相比之下，APM代码略微有点复杂；但是，请注意，这里的复杂是相对而言的，根据我个人的经验来看，APM的代码比我见过的所有自己写的代码（自己写的、项目用的、实验室遗留的）相比，编写规范、命名规则、实现方法都要好非常多。   对于只是使用飞控，而不研究代码的人来讲，PX4固件在这一点上没有优势。

  2、APM固件历史悠久，功能更加完善，漏洞更少，飞行更稳定（这里的稳定指的是不会因为程序漏洞导致莫名其妙地摔机）；相比之下，PX4固件有点薄弱，有很多坑需要填。     对于一个无人机来讲，能稳定可靠地飞行是第一位的，如果不能稳定可靠地飞行，其余优势都是扯淡。

  因此，对于只用飞控不改程序的人，我推荐刷APM固件；而对于需要改程序的人，我也推荐APM固件，但是如果是公司用户，请考虑一下APM固件和PX4固件开源协议的区别，酌情考虑（关于这一点，请注意：不要敝帚自珍，一个无人机公司的竞争优势是全方位的，既然用了开源飞控，即使你加上了自己特有的功能，在飞控代码上也不会比别人强太多。那些不会改飞控代码的竞争对手给他程序他也用不了，那些会改代码的公司也不屑于抄你）。

上述论述可能有失公允，毕竟，我是用APM的人