無人機飛行模式(Ardupilot和MAVLink協議)(STABILIZE、ALTITUDE HOLD、LOITER、GUIDE、AUTO、LAND、RTL)

理解飛行模式對於能夠操縱運行Ardupilot和MAVLink協議的無人系統至關重要。 Ardupilot定義了幾種飛行模式。 在本節中,我們介紹最重要且更常見的交易模式。

1、The STABILIZE mode 

穩定模式,在此模式下,無人駕駛系統完全由用戶控制。 無人機系統將響應來自用戶控制的RC控制器的每個輸入,並且由用戶自行決定補償無人機系統產生的任何漂移。
當自動駕駛儀無法以任何其他自主模式控制無人機時,建議用戶立即切換到穩定模式以手動控制無人系統。必須注意的是,可以從無人系統中下載數據記錄日誌文件,通過在任務計劃程序中的“圖形”選項卡中打開它來分析飛行性能。

2、ALTITUDE HOLD

高度保持:一種更舒適的控制無人系統的模式,用戶無需擔心爲無人系統保持固定的高度,因爲自動駕駛儀會自動控制 PID控制器控制無人機的高度。 用戶可手動控制無人系統的方向和位置。 與穩定模式相比,對於新手更建議使用此模式,並且不需要GPS,因爲它可以使用氣壓計估算高度。
如下圖所示,可以在APM任務計劃程序中調整ALT_HOLD模式的PID控制器的設置。用比例控制器保持海拔高度,該比例控制器估計所需海拔高度與實際海拔高度之間的誤差並調整垂直加速度。比例增益可以通過地面站進行設置,如下圖所示。比例增益須謹慎設置,因爲很高的增益會使控制更加激進和不穩定,而非常低的增益會使控制變得更加平穩。非常慢且無響應。

3、LOITER

LOITER:LOITER模式是控制無人系統的一種更易訪問的模式,一旦用戶不向RC控制器提供輸入,它便保持無人系統的當前位置,方向和高度。此模式與STABILIZE模式類似,但是一旦用戶將手指從RC操縱桿中拿出,無人機系統將控制其位置,航向和高度。 LOITER模式需要GPS 3D fix才能工作,或需要optical flow。
必須注意,僅當(1)GPS具有3D Lock,(2)HDOP小於2.0時,纔可以將無人機設在LOITER模式。因此,此模式需要GPS 3D fix。
爲了獲得出色的LOITER性能,必須具有(1)GPS Lock,(2)羅盤的受到小的電磁干擾(3)低振動。
可以從Mission Planner地面站或類似的地面站調整PID控制器的增益。 LOITER SPEED代表最大水平速度,單位爲cm / s,通常等於500 cm / s(等於5m / s)。默認配置是最大加速度等於LOITER SPEED的一半(即2.5m / s^{2})。
可以通過設置高度,位置和方向(偏航,俯仰和橫滾)的PID控制增益,通過地面站來配置LOITER模式的參數。

4、GUIDE

GUIDED模式是必不可少的,並且僅在GPS模式下運行。當無人系統的GPS執行3D fix並被激活時,可以將無人系統發送到通過地面站自動導航到特定的GPS座標。之所以稱爲GUIDED模式,是因爲無人駕駛系統由用戶引導以自動導航到用戶選擇的特定航路點。
GUIDED模式與GPS結合使用,允許用戶將無人系統發送到由其GPS座標定義的指定航點。僅當GPS具有3D fix功能時,纔可以將無人系統武裝爲GUIDED模式。
通常,在GUIDED模式下,地面站用於將導航航點發送到無人系統進行導航。因此,將遙測設備連接到無人系統和地面站以允許它們之間的遠程通信非常重要。
通常,用戶需要在GUIDED模式下單擊地圖上的某個點,然後無人系統會規劃其路徑並朝目標移動。

5、AUTO

AUTO模式是指自主模式,其中無人系統將遵循預定的任務。 任務是存儲在無人系統自動駕駛儀中的一組航點。 當選擇“自動”模式時,無人系統將以與存儲它們相同的順序自動到達每個航路點。

6、LAND

LAND模式將迫使無人機着陸。

7、RTL

RTL模式,也稱爲返回發射,將迫使無人系統返回執行起飛的起始位置。
LAND和RTL模式可用於違反導航安全和地理圍欄的情況,例如,可以在自動駕駛儀上編程,如果電池電量低於一定水平,則無人系統需要立即降落或返回起始位置 自動。 這稱爲GEOFENCE。

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