無人機(jī)組裝與調(diào)試課件：無人機(jī)調(diào)試基礎(chǔ)

無人機(jī)組裝與調(diào)試無人機(jī)調(diào)試基礎(chǔ)4.1無人機(jī)的調(diào)試步驟電動多旋翼無人機(jī)調(diào)試內(nèi)容:主要是軟件部分的調(diào)試。包括飛行控制器調(diào)試、遙控器和接收機(jī)調(diào)試、動力系統(tǒng)調(diào)試等。其中，飛行控制器調(diào)試包括飛控固件的燒寫、各種傳感器校準(zhǔn)和飛行控制器相關(guān)參數(shù)的設(shè)置等；遙控器和接收機(jī)調(diào)試包括對碼操作、遙控模式設(shè)置、通道配置、接收機(jī)模式選擇、模型選擇和機(jī)型選擇、舵機(jī)行程量設(shè)置、中立微調(diào)和微調(diào)步階量設(shè)置、舵機(jī)相位設(shè)置，舵量顯示操作、教練功能設(shè)置和可編混控設(shè)置等；動力系統(tǒng)調(diào)試主要是電調(diào)調(diào)參等內(nèi)容。4.1無人機(jī)的調(diào)試步驟（1）無槳調(diào)試為了降低在調(diào)試時(shí)產(chǎn)生的危險(xiǎn)，應(yīng)先將不需要安裝槳葉就能調(diào)試的內(nèi)容調(diào)試完，再進(jìn)行必須安裝槳葉才能完成的調(diào)試內(nèi)容。無槳調(diào)試主要包括以下內(nèi)容：（1）連接所有電路，接通電源，進(jìn)行首次通電測試，檢查飛行控制器、電調(diào)、電動機(jī)、舵機(jī)、接收機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸、圖像傳輸和攝像頭等設(shè)備是否正常通電，檢查有無出現(xiàn)短路或斷路現(xiàn)象。（2）檢查遙控器，進(jìn)行對頻及相關(guān)設(shè)置，確認(rèn)遙控器發(fā)出的各個(gè)通道信號能準(zhǔn)確地被接收機(jī)接收到并能傳送給飛控。（3）將飛控連接到計(jì)算機(jī)，用調(diào)試軟件（地面站）對飛控進(jìn)行調(diào)試，如燒寫固件、設(shè)置接收機(jī)模式、遙控器校準(zhǔn)、電調(diào)校準(zhǔn)、加速度計(jì)校準(zhǔn)、陀螺儀校準(zhǔn)、設(shè)置飛行保護(hù)措施、設(shè)置飛行模式、通道設(shè)置和解鎖方式等。（4）接通電源，推動油門檢查電動機(jī)的轉(zhuǎn)向是否正確，如果不正確，則通過調(diào)換電動機(jī)任意兩根電源線來更換轉(zhuǎn)向。確認(rèn)以上內(nèi)容都調(diào)試完畢并能通過遙控器解鎖無人機(jī)，操作遙控器各個(gè)通道，觀察無人機(jī)是否有相應(yīng)的反應(yīng)。固定翼無人機(jī)還可通過人為改變飛機(jī)姿態(tài)的方式查看舵面變化情況，如果不正確，則應(yīng)檢查舵機(jī)型號及安裝是否相反。此時(shí)即完成了無人機(jī)的無槳調(diào)試。4.1無人機(jī)的調(diào)試步驟（2）有槳調(diào)試無人機(jī)的首次飛行往往會出現(xiàn)各種意外。有槳調(diào)試時(shí)，無人機(jī)上已經(jīng)裝好螺旋槳，并會產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)，為確保操作人員和設(shè)備的安全，在飛行前要進(jìn)行以下一系列的檢查。4.1無人機(jī)的調(diào)試步驟1．多旋翼1）根據(jù)電動機(jī)轉(zhuǎn)向正確安裝螺旋槳。2）限制無人機(jī)。將無人機(jī)放在安全防護(hù)網(wǎng)內(nèi)試飛，或通過捆綁的方式限制無人機(jī)。無人機(jī)第一次試飛可能會出現(xiàn)各種意外情況，通過防護(hù)網(wǎng)或捆綁可以有效保護(hù)人員和設(shè)備的安全。3）飛行測試：通過飛行狀態(tài)檢驗(yàn)無人機(jī)是否正常。①先打開遙控器電源，再接通無人機(jī)電源，根據(jù)之前調(diào)試所設(shè)定的解鎖方式進(jìn)行解鎖，解鎖后油門保持最低、能使螺旋槳旋轉(zhuǎn)的位置。②起飛檢查。在推動油門時(shí)不要觸摸其他搖桿。當(dāng)無人機(jī)開始離地時(shí)，觀察無人機(jī)的飛行趨勢，然后操控遙控器以相反的方向使無人機(jī)能平穩(wěn)地飛起來。如果一起飛就大幅度偏航或翻倒，立刻將油門拉到最低，將無人機(jī)上鎖，再關(guān)掉無人機(jī)電源檢查問題所在。通常是線路問題或遙控器通道反相問題。③基本功能檢查。當(dāng)無人機(jī)飛起來后，依次緩慢操作其他搖桿（副翼、偏航、升降和飛行模式等），觀察遙控器各通道正反相是否正確、各通道是否對應(yīng)無人機(jī)的動作，檢驗(yàn)飛行模式是否正確并能正常切換。④飛行性能檢查。檢查起飛和降落是否平穩(wěn)、四個(gè)基本動作（前進(jìn)、左右、上下、旋轉(zhuǎn)）角度是否正常、動作是否平穩(wěn)、動作是否有振動、搖桿回中后無人機(jī)回中的響應(yīng)情況是否及時(shí)。此類問題大部分通過地面站調(diào)試和PID參數(shù)調(diào)試解決。各種飛控地面站不相同，調(diào)試方法也不相同，但基本思路一致。4.1無人機(jī)的調(diào)試步驟2．固定翼固定翼的飛行速度相對較快，測試時(shí)既不能像旋翼機(jī)一樣被限制在特定的安全區(qū)域內(nèi)，也沒有條件效仿有人機(jī)的方式，搭建風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室模擬飛行器周圍氣體的流動情況。因此，為了確保安全，在固定翼的有槳調(diào)試時(shí)一定要注意飛機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)、電路與控制系統(tǒng)、任務(wù)載荷與彈射系統(tǒng)三個(gè)方面的檢查。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（1）飛行控制器與調(diào)試軟件國外以開源飛行控制器為主，常見的有：APM、PIX、MWC、MicroCopter、Pixhawk、OpenPilot、rossbowMNAV+Stargate、PX4、Paparazzi、MWC、AutoQuad、KK、Paparazzi等。閉源的有Piccolo、MK、Unav3500、ProcerusKestrel、MicroPilot等。國內(nèi)的飛控以閉源居多，所謂的商品飛控指的是閉源飛控。國內(nèi)目前有：大疆科技、零度智控、億航科技等規(guī)模較大的飛控研發(fā)公司，主流型號有：AP101、NP100、WKM、A3、A2、PILOTUP（包括UP-PF、UP30、UP40、UP50、UPX）、IFLY40、QQ、FF、EAGLEN6等。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（2）PID調(diào)參一、什么是PIDPID控制是一個(gè)在工業(yè)控制應(yīng)用中常見的反饋回路控制算法。由比例單元P（Proportional）、積分單元I（Integral）和微分單元D（Derivative）組成。PID控制的基礎(chǔ)是比例控制；積分控制可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，但可能會增加超調(diào)；微分控制可以加快大慣性系統(tǒng)響應(yīng)速度以及減弱超調(diào)趨勢。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（2）PID調(diào)參二、PID調(diào)試步驟口訣：參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查先是比例后積分，最后再把微分加曲線振蕩很頻繁，比例度盤要調(diào)大曲線漂浮繞大彎，比例度盤往小調(diào)曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降曲線波動周期長，積分時(shí)間再加長曲線振蕩頻率快，先把微分降下來動差大來波動慢，微分時(shí)間應(yīng)加長理想曲線兩個(gè)波，前高后低4:1一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會低。總結(jié)如下：1）P產(chǎn)生響應(yīng)速度，P過小響應(yīng)慢，過大會產(chǎn)生振蕩，P是I和D的基礎(chǔ)。2）I消除偏差、提高精度（在有系統(tǒng)誤差和外力作用時(shí)），同時(shí)增加了響應(yīng)速度。3）D抑制過沖和振蕩，同時(shí)減慢了響應(yīng)速度。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（2）PID調(diào)參三、自動調(diào)參自動調(diào)參是讓飛控系統(tǒng)自動配置PID參數(shù)。下面以APM自動調(diào)參的功能為例介紹自動調(diào)參方法。1）PID自動調(diào)參需用一個(gè)通道7或通道8的2段開關(guān)，先檢查下通道7或通道8是否正常。打開遙控器開關(guān)，進(jìn)入基礎(chǔ)菜單，選擇“輔助通道”命令，這里選擇的是某2段開關(guān)作為通道7開關(guān)。2）接好APM的USB線，打開MissionPlanner軟件，單擊CONNCET。3）選擇主菜單“初始設(shè)”→“必要硬件”→“遙控器校準(zhǔn)”命令。撥動通道7開關(guān)，查看Radio7的最高值是否大于1800。如果不足，則要檢查遙控器的通道開關(guān)是否設(shè)置錯(cuò)誤或單擊“校準(zhǔn)遙控”按鈕，重新把所有通道校正一遍。測試時(shí)候要記住通道7開關(guān)設(shè)置到哪里是最大值，這里是把二段開關(guān)放到最下面的時(shí)候是最大值，如圖4-2所示。4）選擇主菜單“配置/調(diào)試”→“擴(kuò)展調(diào)參”命令，把通道7選項(xiàng)改為AutoTune，再單擊“寫入?yún)?shù)”按鈕，如圖4-3所示。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（2）PID調(diào)參5）自動調(diào)參前的準(zhǔn)備工作。①確定飛行器飛行是正常的，是在一臺穩(wěn)定的飛行器上自動調(diào)參。②APM的飛行模式要有一個(gè)是定高模式，即保證在定高狀態(tài)下飛行是正常的，能保持基本的穩(wěn)定。③打開自動調(diào)參的日志，以方便調(diào)參后對結(jié)果進(jìn)行檢查。選擇主菜單“配置/調(diào)試”的“標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)”命令，搜索“Logbitmask”，一定要選中“IMU”復(fù)選框，再單擊“寫入?yún)?shù)”按鈕，如圖4-4所示。④飛行器的懸臂剛性要好，不易發(fā)生變形，太軟的懸臂自動調(diào)參失敗概率較大。⑤自動調(diào)參需要5～7min，自動調(diào)參時(shí)電池要充滿電，滿足10min左右的飛行時(shí)間。⑥記住自動調(diào)參前的數(shù)值，如自穩(wěn)Roll中P、自穩(wěn)Pitch中P、Roll速率和Pitch速率的PID，方便調(diào)參后對比，如圖4-5所示。⑦找一個(gè)開闊的地方進(jìn)行自動調(diào)參，為了讓數(shù)據(jù)更加真實(shí)，最好選擇有微風(fēng)的天氣，風(fēng)太大會吹著飛行器跑。⑧自動調(diào)參前，再次檢查螺旋槳、電動機(jī)、電池等所有設(shè)備是否安裝穩(wěn)固，跟調(diào)參無關(guān)的數(shù)傳、LED燈等不要開啟。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（2）PID調(diào)參6）開始自動調(diào)參。①把自動調(diào)參的第7通道開關(guān)置在低位上，切換到自穩(wěn)飛行模式，按正常步驟對APM解鎖，加油門起飛后，在5～10m的高度切換到定高飛行模式。②把自動調(diào)參的第7通道開關(guān)置在高位上，開始APM自動調(diào)參。飛行器會向左右前后方向搖擺。如果飛機(jī)飄得太遠(yuǎn)，可以用遙控器控制桿讓它飛近點(diǎn)；回來時(shí)飛行器采用最初設(shè)置的PID參數(shù)，松開遙控器控制桿，自動調(diào)參會繼續(xù)進(jìn)行。如果中途要終止自動調(diào)參，將通道7開關(guān)置到低位。③整個(gè)自動調(diào)參過程需要5～7min，待飛行器穩(wěn)定下來不再左右搖擺時(shí)，表示自動調(diào)參完成。拉低遙控器油門桿讓飛行器降落后，立即對APM進(jìn)行上鎖（油門桿最低方向最左位置），自動調(diào)參后的數(shù)據(jù)就自動保存。如果不想保存這次的自動調(diào)參數(shù)據(jù)，將通道7開關(guān)置到最低位再立即上鎖。④保存自動調(diào)參數(shù)據(jù)后，把通道7開關(guān)置到最低位，解鎖后用自穩(wěn)飛行模式起飛，查看調(diào)整后的效果。⑤對比自動調(diào)參后的數(shù)據(jù)，如圖4-6所示。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（2）PID調(diào)參7）選擇主菜單“配置/調(diào)試”→“擴(kuò)展調(diào)參”命令，把通道7選項(xiàng)改為DoNothing，再單擊“寫入?yún)?shù)”按鈕。8）自動調(diào)參的建議。①選擇自動調(diào)參的場地要夠大，在自動調(diào)參時(shí)飛行器飛遠(yuǎn)了拉回來后，就自動終止了調(diào)參。②自動調(diào)參時(shí)，如果發(fā)生炸機(jī)，要立即把自動調(diào)參開關(guān)打到低位，否則即便將油門拉到最低，電動機(jī)還在轉(zhuǎn)動。③如果把自動調(diào)參開關(guān)打到高位后，飛行器沒反應(yīng)，則可以將其打到低位后再打一次高位。④要選擇人少時(shí)進(jìn)行，自動調(diào)參有一定的失控風(fēng)險(xiǎn)。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試PixHawk是著名飛控廠商3DR推出的新一代獨(dú)立、開源、高效的飛行控制器，如圖4-7所示，它不僅提供了豐富的外設(shè)模塊和可靠的飛行體驗(yàn)，還可在其基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)。因其具有通用性，本節(jié)以PixHawk為例講解飛控和地面站安裝調(diào)試過程。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試一、PixHawk飛控配置1．硬件配置處理器1）主處理器為32位處理器（主頻為168MHz）。2）備用處理器為獨(dú)立供電32位故障保護(hù)處理器。主要傳感器1）雙3軸加速計(jì)。2）磁力計(jì)（確認(rèn)外部影響和羅盤指向）。3）雙陀螺儀（測量旋轉(zhuǎn)速度）。4）氣壓計(jì)（測高）。5）內(nèi)置羅盤。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試2．接口定義PixHawk接口定義如圖4-8～圖4-10所示。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試二、基本飛行概念1．機(jī)頭指向和方向以固定翼無人機(jī)與四軸飛行器為例，圖4-11所示為無人機(jī)的載體坐標(biāo)系。載體重心是坐標(biāo)原點(diǎn)，載體前進(jìn)方向?yàn)閤軸正向，載體水平姿態(tài)時(shí)垂直向下為z軸正向，載體飛行方向指向右為y軸正向（x，y和z軸滿足右手定則）。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試2．多軸飛行器的飛行姿態(tài)角1）Roll（橫滾角）：以飛行前進(jìn)方向?yàn)檩S的左右角度變化，如圖4-13a所示。2）Pitch（傾斜角）：以飛行前進(jìn)方向?yàn)檩S的高低角度變化（抬頭、低頭），如圖4-13b所示。3）Yaw（航向角）：飛行器機(jī)頭指向角度的改變，如圖4-13c所示。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試三、安裝飛控驅(qū)動與地面站軟件安裝Pixhawk驅(qū)動程序：右擊“計(jì)算機(jī)”圖標(biāo)，在彈出的對話框中選擇“設(shè)備管理器”選項(xiàng)，單擊“端口”列表，出現(xiàn)PX4FMV（COM9）端口，如圖4-14所示。安裝地面站軟件（MissionPlanner，MP）本機(jī)安裝版本為v1.3.37。地圖加載方法：選擇“飛行計(jì)劃”命令，在主界面右側(cè)的地圖下拉列表框中選擇“必應(yīng)混合地圖”選項(xiàng)。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試四、連接飛控與地面站軟件拔掉飛控上所有設(shè)備，只留蜂鳴器。使用USB線連接飛控和計(jì)算機(jī)的USB接口。進(jìn)入飛行數(shù)據(jù)頁面，在右上角串口號選擇列表中的PX4FMU串口號，本機(jī)是COM9，波特率為115200。注意不要單擊右側(cè)的“自動連接”按鈕，如圖4-15所示。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試五、升級飛控固件選擇“初始設(shè)置”中的“安裝固件”命令，如圖4-16所示。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試1．直接安裝選擇飛機(jī)種類，下載最新固件，彈出是否繼續(xù)的對話框，單擊“是”按鈕，等待安裝完成，會出現(xiàn)短暫的音樂聲，如圖4-17所示。聲音停止后單擊“確定”按鈕。此時(shí)如果是第一次刷AC3.2固件，則會提示需要進(jìn)行羅盤重新校準(zhǔn)。進(jìn)入“飛行數(shù)據(jù)”頁面，右上角選擇PX4所在的COM端口（本機(jī)為COM9）和115200（波特率），單擊右上角“連接”按鈕即可連上飛控，獲取飛控?cái)?shù)據(jù)。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試2．安裝下載的固件通過單擊地面站安裝固件頁面中的“下載固件”按鈕，打開官方下載服務(wù)器，如圖4-18所示。選擇固件Firmware中的APMCopter（多旋翼和傳統(tǒng)直升機(jī)固件），如圖4-19所示。其中，固件版本的含義如下：PX4對應(yīng)飛控，heli表示直升機(jī)，hexa表示6軸，octa表示8軸，octa-quad表示4個(gè)機(jī)壁，上下兩層供8臺發(fā)動機(jī)的8軸，quad表示4軸，tri表示3軸。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試單擊PX4-quad/選項(xiàng)進(jìn)入下載頁面（圖4-20）：選擇v2.px4版本，右擊，將鏈接另存到本機(jī)。如果要加載自定義固件，在地面站進(jìn)入“初始設(shè)置”頁面，選擇“加載自定義固件”命令彈出對話框，選擇剛下載的固件文件，單擊“確定”按鈕即可。地面站切換到“飛行數(shù)據(jù)”頁面，設(shè)置好端口與波特率后，單擊右上角“連接”按鈕即可看到飛控?cái)?shù)據(jù)（高度、角度等）傳回地面站并顯示出來。此時(shí)，主LED燈黃燈閃爍，LED燈紅藍(lán)閃爍表示自檢。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試六、校準(zhǔn)將GPS的兩路輸出（6pin和4pin）接上飛控對應(yīng)的GPS口（6pin）和I2C口（4pin羅盤），準(zhǔn)備校準(zhǔn)。打開地面站，USB連接飛控，設(shè)置COM端口號和波特率，單擊“連接”按鈕，連接成功后進(jìn)入“初始設(shè)置”頁面，選擇“必要硬件”命令，可以看到“機(jī)架設(shè)置”“加速度計(jì)校準(zhǔn)”“羅盤”“遙控器校準(zhǔn)”“飛行模式”“失控保護(hù)”選項(xiàng)，下面將逐一校準(zhǔn)上述選項(xiàng)。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試1．機(jī)架設(shè)置選擇“X”型，默認(rèn)設(shè)置不動，如圖4-21所示。六、校準(zhǔn)4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試2．加速度計(jì)校準(zhǔn)單擊“必要硬件”命令中的“加速度計(jì)校準(zhǔn)”選項(xiàng)，進(jìn)入校準(zhǔn)界面，按提示放置飛控，每一步完成后單擊綠色的ClickWhenDone按鈕。提示如下：1）Placevehiclelevelandpressanykey：水平放置，然后單擊按鈕。2）PlacevehicleonitsLEFTsideandpressanykey：以箭頭所指方向的左側(cè)（無USB接口的一側(cè)）為底，立起來放置，然后單擊按鈕。3）PlacevehicleonitsRIGHTsideandpressanykey：以箭頭所指方向的右側(cè)（有USB接口的一側(cè)）為底，立起來放置，然后單擊按鈕。4）PlacevehiclenoseDOWNandpressanykey：以箭頭所指方向指向地面，立起來放置，然后單擊按鈕。5）PlacevehiclenoseUPandpressanykey：以箭頭所指方向指向天空，立起來放置，然后單擊按鈕。6）校準(zhǔn)成功后提示完成。如果安裝最新地面站后界面為中文，按提示完成校準(zhǔn)操作即可，如圖4-22所示。六、校準(zhǔn)4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試3．羅盤（指南針）校準(zhǔn)用捆扎帶或皮筋將GPS天線與飛控固定好，如圖4-23所示，確保二者正表面上箭頭方向指向一致。注意一定要固定好，在后續(xù)的旋轉(zhuǎn)過程中二者不能發(fā)生偏移。羅盤校準(zhǔn)一般在裝機(jī)前后各進(jìn)行一次。安裝時(shí)GPS和飛控?zé)o特殊位置關(guān)系，美觀方便即可。單擊“必要硬件”中的“指南針（Compass）”選項(xiàng)，進(jìn)行手動校準(zhǔn)，指南針1和2使用默認(rèn)設(shè)置，如圖4-24所示。六、校準(zhǔn)4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試單擊“現(xiàn)場校準(zhǔn)”按鈕，彈出對話框提示：將飛控繞所有軸做圓周運(yùn)動，單擊OK按鈕。用手拿著飛控和GPS固聯(lián)體做各個(gè)方向的圓周旋轉(zhuǎn)，讓飛控采集修正數(shù)據(jù)，此時(shí)地面站顯示如圖4-25所示。不斷旋轉(zhuǎn)飛控指向，數(shù)據(jù)采集自動結(jié)束后彈出偏移量提示，因?yàn)镚PS中有指南針，飛控中也有指南針，因此彈出兩個(gè)偏移量提示，如圖4-26所示，單擊OK按鈕即可。六、校準(zhǔn)4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試4．遙控器校準(zhǔn)GPS校準(zhǔn)后，斷電后按照規(guī)范（飛控正面放置時(shí)引腳從上至下依次為：?、+、信號）的連接方法接上R7008SB接收機(jī)，連接飛控RC端口（本文使用FutabaT14SG標(biāo)配接收機(jī)）進(jìn)行遙控器校準(zhǔn)，如圖4-27所示。需要注意的是，接收機(jī)若接錯(cuò)，飛控有燒毀的可能性。六、校準(zhǔn)4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試4．遙控器校準(zhǔn)*方向校準(zhǔn)打開遙控器，打開地面站，連接飛控，進(jìn)入“遙控器校準(zhǔn)”頁面，如圖4-28所示。需要注意的是，遙控器左右搖桿控制四個(gè)柱面，只有升降舵為反向。1）油門：推到頂/降到底——正向?yàn)檎_。2）方向：左搖桿打到最左/左搖桿打到最右——正向?yàn)檎_。3）橫滾：右搖桿打到最左側(cè)/右搖桿打到最右側(cè)——正向?yàn)檎_。4）升降：右搖桿推到頂/右搖桿打到底——反向?yàn)檎_。如果方向不正確，則需要在遙控器設(shè)置中將該通道設(shè)置為反向。六、校準(zhǔn)4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試*行程校準(zhǔn)

所有搖桿均在1094～1934值之間變化，滿足要求。單擊“校準(zhǔn)”按鈕，將遙控器左右搖桿重復(fù)打到最值，即左右搖桿在最大值上不停轉(zhuǎn)圈，得到校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，如圖4-29所示。操作完成后，彈出完成提示對話框，單擊OK按鈕后將彈出校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，如圖4-30所示。六、校準(zhǔn)4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試5．飛行模式與故障保護(hù)飛行模式設(shè)置非常重要。因?yàn)槭褂玫娘w控不一樣會有不同的設(shè)置步驟，請參閱產(chǎn)品說明書。PixHawk有六個(gè)飛行模式可選，因此在飛控上選擇一個(gè)2檔開關(guān)和一個(gè)3檔開關(guān)進(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)置，組合得到六個(gè)不同檔位，當(dāng)2檔開關(guān)處于第1檔位時(shí)，3檔開關(guān)的1/2/3檔，分別對應(yīng)模式1/3/5；當(dāng)2檔開關(guān)處于第2檔位時(shí)，3檔開關(guān)的1/2/3檔，分別對應(yīng)模式2/4/6。根據(jù)自己需要設(shè)置飛行模式，以下是與NAZAMv2飛控的控制模式的類比：1）PixHawk定點(diǎn)模式Loiter=NAZAGPS姿態(tài)模式（GPS定高、定點(diǎn)）用于飛行。2）PixHawk定高模式AltHold=NAZA姿態(tài)模式（高度穩(wěn)定，位置不定，有風(fēng)險(xiǎn)）。3）PixHawk自穩(wěn)模式Stabilize：用于起飛和降落。圖4-31所示為初步設(shè)置的六個(gè)不同的模式，其中模式6建議要設(shè)置為RTL，即“返航”模式。六、校準(zhǔn)4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試七、連接3DR數(shù)傳1．安裝USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動安裝串口轉(zhuǎn)USB的驅(qū)動程序CP210x_VCP_windows.exe（自行下載或使用購買店家提供的）。驅(qū)動裝好后，將天線接上數(shù)傳，使用任意一臺數(shù)傳，用MicroUSB接上數(shù)傳和計(jì)算機(jī)，在設(shè)備管理器中如圖4-32所示。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試七、連接3DR數(shù)傳2．連接數(shù)傳與地面站◆連接一臺數(shù)傳保持?jǐn)?shù)傳與計(jì)算機(jī)的連接，打開地面站。如果只想對數(shù)傳參數(shù)進(jìn)行操作、修改，此時(shí)不要單擊右上角的“連接”按鈕。選擇“初始設(shè)置”→“可選硬件”→“3DR數(shù)傳”命令，如圖4-33所示。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試七、連接3DR數(shù)傳設(shè)置端口號與波特率，端口為5.1中識別的USB轉(zhuǎn)串口的端口（本機(jī)為COM3），波特率為57600，如圖4-34所示。單擊“加載設(shè)置”按鈕，地面站連接飛控，獲取設(shè)置參數(shù)，如圖4-35所示。需要注意的是，此時(shí)由于計(jì)算機(jī)只加載了一個(gè)數(shù)傳，如果修改參數(shù)則另外一臺（遠(yuǎn)端）參數(shù)將不會被修改，因此修改后兩臺數(shù)傳會連不上。也就是說，當(dāng)只連接一臺數(shù)傳時(shí)，不要修改參數(shù)，以免出現(xiàn)問題。4.2無人機(jī)飛行控制器調(diào)試（3）PixHawk飛行控制器和MissionPlanner地面站安裝調(diào)試七、連接3DR數(shù)傳連接兩臺數(shù)傳如果需要修改數(shù)傳參數(shù)，必須同時(shí)連接兩臺數(shù)傳，修改完一臺的參數(shù)，通過“復(fù)制所選項(xiàng)至遠(yuǎn)端”按鈕將修改的參數(shù)復(fù)制到另一臺數(shù)傳，否則會出錯(cuò)。使用另一根MicroUSB線將另一臺數(shù)傳連接上計(jì)算機(jī)，如圖4-36所示。連接好后，再次單擊“加載設(shè)置”按鈕，等待連接后遠(yuǎn)程數(shù)傳的參數(shù)出現(xiàn)，且與本地?cái)?shù)傳參數(shù)一致。如果要改本地參數(shù)，修改后單擊“保存設(shè)置”按鈕，一定要單擊“復(fù)制所選項(xiàng)至遠(yuǎn)端”按鈕（圖4-37），將兩臺數(shù)傳參數(shù)同步一致，如圖4-37所示。4.3無人機(jī)遙控器和遙控接收機(jī)調(diào)試（1）遙控器的選擇不同品牌的遙控器功能上大體相似，在選擇遙控器時(shí)，一般考慮使用的頻率，受搖桿電位器壽命限制，使用率不高的情況下一般建議中檔遙控器，如天地飛（圖4-38）、樂迪、富斯；長期使用可以選擇高檔遙控器，如美國地平線（Spektrum）DX9、FUTABA（圖4-39）等。無人機(jī)遙控器四個(gè)通道對應(yīng)的控制量分別為：1）A：副翼（Aileron）。2）E：升降（Elevator）。3）T：油門通道（Throttle）。4）R：方向舵（Rudder）。4.3無人機(jī)遙控器和遙控接收機(jī)調(diào)試（1）遙控器的選擇在選擇無人機(jī)遙控器的時(shí)候，要特別注意美國手與日本手的區(qū)別，如圖4-40所示。4.3無人機(jī)遙控器和遙控接收機(jī)調(diào)試（2）頻段的選擇遙控器使用的頻段通常為2.4GHz，我國工業(yè)和信息化部在2015年3月發(fā)出通知，規(guī)劃840.5～845MHz、1430～1444MHz和2408～2440MHz頻段用于無人駕駛航空器系統(tǒng)。1）840.5～845MHz頻段可用于無人駕駛航空器系統(tǒng)的上行遙控鏈路。其中，841～845MHz也可采用時(shí)分方式用于無人駕駛航空器系統(tǒng)的上行遙控和下行遙測鏈路。2）1430～1444MHz頻段可用于無人駕駛航空器系統(tǒng)下行遙測與信息傳輸鏈路，其中，1430～1438MHz頻段用于警用無人駕駛航空器和直升機(jī)視頻傳輸，其他無人駕駛航空器使用1438～1444MHz頻段。3）2408～2440MHz頻段可作為無人駕駛航空器系統(tǒng)上行遙控、下行遙測與信息傳輸鏈路的備份頻段。相關(guān)無線電臺站在該頻段工作時(shí)不得對其他合法無線電業(yè)務(wù)造成影響，也不能尋求無線電干擾保護(hù)。4.3無人機(jī)遙控器和遙控接收機(jī)調(diào)試（3）接收機(jī)模式的選擇PWM、PPM、S.BUS、DSM2接收機(jī)模式的選擇是每個(gè)無人機(jī)從業(yè)者都曾遇到的問題。這里簡單對比解釋一下。PWM、PPM（又稱CPPM）、S.BUS、DSM2都是接收機(jī)與其他設(shè)備通信的協(xié)議。注意這里不要和遙控器和接收機(jī)之間的協(xié)議混淆。遙控器和接收機(jī)之間會采用某種協(xié)議來互相溝通，這些協(xié)議往往各個(gè)廠牌各自有一套且互不兼容。但接收機(jī)輸出的信號是有通行標(biāo)準(zhǔn)的，這里討論的就是接收機(jī)輸出的信號。4.3無人機(jī)遙控器和遙控接收機(jī)調(diào)試（3）接收機(jī)模式的選擇1．PWMPWM是PulseWidthModulation的縮寫，意思是脈寬調(diào)制，在航模中主要用于舵機(jī)的控制。這是一種古老而通用的工業(yè)信號，是最常見的控制信號。該信號主要原理是通過周期性跳變的高低電平組成方波，來進(jìn)行連續(xù)數(shù)據(jù)的輸出，如圖4-41所示。而航模常用的PWM信號，其實(shí)只使用了它的一部分功能，就是只用到高電平的寬度來進(jìn)行信號的通信，而固定了周期，并且忽略了占空比參數(shù)。PWM的優(yōu)點(diǎn)很明顯。由于傳輸過程全部使用滿電壓傳輸，非0即1，很像數(shù)字信號，所以其擁有了數(shù)字信號的抗干擾能力。脈寬的調(diào)節(jié)是連續(xù)的，使得它能夠傳輸模擬信號。PWM信號的發(fā)生和采集都非常簡單，現(xiàn)在的數(shù)字電路則使用計(jì)數(shù)的方法產(chǎn)生和采集PWM信號。信號值與電壓無關(guān)，這在電壓不恒定的條件下非常有用，如電池電壓會隨消耗而降低，AC/DC都會存在紋波等，這些因素不會干擾信號的傳輸。WM因?yàn)樘幚砗唵?，在航模圈至今仍然廣泛用以驅(qū)動舵機(jī)和固定翼無人機(jī)的電調(diào)等。其相對于PPM等協(xié)議最大的不同在于，它的每條物理連線里只傳輸1路信號。換句話說，需要傳輸幾個(gè)通道，就需要幾組物理連線。4.3無人機(jī)遙控器和遙控接收機(jī)調(diào)試（3）接收機(jī)模式的選擇2．PPM（CPPM）PPM的全稱是PulsePositionModulation。因?yàn)镻WM每路只能傳輸一路信號，在分別直接驅(qū)動不同設(shè)備的時(shí)候（如固定翼無人機(jī)，每路各自驅(qū)動不同的舵機(jī)和電調(diào)）沒有問題，但在一些場合，我們并不需要直接驅(qū)動設(shè)備，而是需要先集中獲取接收機(jī)的多個(gè)通道的值，再做其他用途時(shí)，如將兩個(gè)遙控器之間連接起來的教練模式，要將接收機(jī)的信號傳輸給飛控時(shí)，每個(gè)通道一組物理連線的方式就顯得非常煩瑣和沒有必要。4.3無人機(jī)遙控器和遙控接收機(jī)調(diào)試（3）接收機(jī)模式的選擇3．S.BUS（S-BUS/SBUS）S.BUS全稱是SerialBus。S.BUS是一個(gè)串行通信協(xié)議，最早由日本廠商FUTABA引入，隨后FrSky的很多接收機(jī)也開始支持，S.BUS是全數(shù)字化接口總線，數(shù)字化是指該協(xié)議使用現(xiàn)有數(shù)字通信接口作為通信的硬件協(xié)議，使用專用的軟件協(xié)議，這使得該設(shè)備非常適合在單片機(jī)系統(tǒng)中使用，也就是適合與飛控連接?？偩€是指它可以連接多個(gè)設(shè)備，這些設(shè)備通過一個(gè)Hub與這個(gè)總線相連，得到各自的控制信息。S.BUS使用RS232C串口的硬件協(xié)議作為自己的硬件運(yùn)行基礎(chǔ)，使用TTL電平，即3.3V；使用負(fù)邏輯，即低電平為“1”，高電平為“0”。波特率為100000（100k）。注意：不兼容波特率115200。4.3無人機(jī)遙控器和遙控接收機(jī)調(diào)試（3）接收機(jī)模式的選擇4．DSM2（DSMX）DSM是DigitalSpreadSpectrumModulation的縮寫。DMS協(xié)議一共有三代：DSM、DSM2、DSMX。國內(nèi)最常見的是DSM2，JR的遙控器和Spectrum的遙控器都支持。該協(xié)議也是一種串行協(xié)議，但是比S.BUS更加通用，使用標(biāo)準(zhǔn)串口定義，所以市面上兼容接收機(jī)更加便宜，兼容的設(shè)備也更多。5．選用方法1）如果配置的是不加飛控的固定翼，那么就選擇PWM。2）如果需要配置無線教練機(jī)或無線模擬器，那么一個(gè)支持PPM輸出的接收機(jī)可以省去連線。3）如果追求極限的穿越機(jī)表現(xiàn)，那也許能感受到S.BUS的低延遲帶來的優(yōu)勢。當(dāng)涉足功能豐富的正經(jīng)航拍機(jī)，除了控制飛機(jī)，還要控制云臺等一系列其他附加設(shè)備時(shí)，S.BUS的多通道會帶來很大便利。具體的切換方法不同品牌的接收機(jī)各不相同，請參閱說明書。4.3無人機(jī)遙控器和遙控接收機(jī)調(diào)試（4）接收機(jī)的調(diào)試1．接收機(jī)天線安裝1）盡量保證天線筆直，否則會減小有效控制范圍。2）兩根天線應(yīng)保持90°角（圖4-43）。3）大型的無人機(jī)可能會存在影響信號發(fā)射的金屬部件，在這種情況下，天線應(yīng)處于模型的兩側(cè)。這樣在任何飛行姿態(tài)下都能保持擁有最佳的信號狀態(tài)。4）天線應(yīng)該盡可能遠(yuǎn)離金屬導(dǎo)體和碳纖維，至少要有半英寸的距離，但不能過度彎曲，如圖4-44所示。5）盡可能保持天線遠(yuǎn)離馬達(dá)、電子調(diào)速器（ESC）和其他可能的干擾源。在實(shí)際安裝接收機(jī)的過程中，可以使用海綿或是泡沫材料將其繞起來用以防振。6）接收機(jī)包含一些高精度的電子零部件，因此在使用時(shí)小心輕放，防止劇烈振動或處于高溫環(huán)境中，為了更好地保護(hù)接收機(jī)，用R/C專用泡沫或橡膠布等防振材料將其纏繞。為了防止接收機(jī)受潮，最好是將其放到塑料袋中并把袋口封好，還可以防止燃料以及殘?jiān)M(jìn)入機(jī)身。4.3無人機(jī)遙控器和遙控接收機(jī)調(diào)試（4）接收機(jī)的調(diào)試2．對碼每個(gè)發(fā)射機(jī)都有獨(dú)立的ID編碼。開始使用設(shè)備前，接收機(jī)必須與發(fā)射機(jī)對碼。對碼完成后，ID編碼則儲存在接收機(jī)內(nèi)，且不需要再次對碼，除非接收機(jī)再次與其他發(fā)射機(jī)配套使用。當(dāng)購買新的接收機(jī)，必須要重新對碼，否則接收機(jī)將無法正常使用。對碼時(shí)將發(fā)射機(jī)和接收機(jī)放在一起，兩者距離在1m以內(nèi)。具體步驟因不同品牌有所不同，請參閱產(chǎn)品說明書。天地飛、FUTABA的操作步驟一般如下：1）接收機(jī)通電。注意電源正負(fù)極是否正確和電壓是否在安全工作范圍。2）接收機(jī)長按SET鍵3～4s，狀態(tài)燈為橙色燈慢閃，進(jìn)入對碼狀態(tài)。3）遙控器開機(jī)，檢查工作模式應(yīng)為PCMS（PPM模式不能對碼）。4）遙控器進(jìn)入對碼菜單：通過MENU→高級設(shè)置→對碼→確定→接收機(jī)燈滅→對碼成功樂迪的操作步驟如下：1）將發(fā)射機(jī)和接收機(jī)放在一起，兩者距離在1m以內(nèi)。2）打開發(fā)射機(jī)電源開關(guān)，R12DS接收機(jī)將尋找與之最近的遙控器進(jìn)行對碼。這是R12DS接收機(jī)的特色之一。3）按下接收機(jī)側(cè)面的（IDSET）開關(guān)1s以上，LED燈閃爍，指示開始對碼。4）確認(rèn)舵機(jī)可以根據(jù)發(fā)射機(jī)來操作。4.3無人機(jī)遙控器和遙控接收機(jī)調(diào)試（5）模型的選擇與機(jī)型選擇模型選擇是指一個(gè)遙控器配對多個(gè)飛行器的接收機(jī)，但同一時(shí)間只允許控制一個(gè)飛行器（安全考慮），也就是一個(gè)接收機(jī)。為了方便操作，不用每次更換無人機(jī)時(shí)，都重新將接收機(jī)對碼，所以需要將每個(gè)接收機(jī)保存為一種模型，當(dāng)需要控制其他接收機(jī)時(shí)只需在模型里面進(jìn)行選擇即可。機(jī)型選擇是指每一個(gè)模式里面的機(jī)型，如固定翼、多旋翼、直升機(jī)等。操作步驟一般如下：1）設(shè)置：按住MENU鍵開機(jī)，進(jìn)入“系統(tǒng)設(shè)置”模式，選擇“機(jī)型參數(shù)選擇”和“機(jī)型設(shè)置”選項(xiàng)，分別選擇所有模型參數(shù)組中的一組參數(shù)和機(jī)型類型。2）保存：選擇方向鍵，確定選項(xiàng)后，按提示關(guān)機(jī)，直接保存。4.3無人機(jī)遙控器和遙控接收機(jī)調(diào)試（6）中立微調(diào)因各種原因會導(dǎo)致飛機(jī)的飛行出現(xiàn)偏差，因此必須進(jìn)行中立微調(diào)，對舵機(jī)的中立位置進(jìn)行精細(xì)的調(diào)整。調(diào)整范圍為?120～+120（步階），默認(rèn)設(shè)置為0，即沒有中立微調(diào)。建議用戶在開始設(shè)置中立微調(diào)之前，為確保其處舵機(jī)行程的范圍將會限制在單一的方向。建議操作程序如下：1）測量并記錄預(yù)期舵面的位置。2）將微調(diào)步階量和中立微調(diào)都設(shè)置為0。3）將舵機(jī)臂和連桿連接起來，使舵面的中立位置盡可能準(zhǔn)確。4）在中立微調(diào)中選用較小的調(diào)整量調(diào)至精準(zhǔn)位置。4.3無人機(jī)遙控器和遙控接收機(jī)調(diào)試（7）油門怠速（只適用于固定翼機(jī)）

在下列情況下降低發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速：停在跑道上（起飛待命狀態(tài)），失速滾轉(zhuǎn)和著陸，普通的轉(zhuǎn)速設(shè)置為：稍高的速度易于啟動，可降低飛行中滅車的風(fēng)險(xiǎn)以保證安全飛行。控制開關(guān)可設(shè)置在任何開關(guān)位置，一些模型使用者偶然地將油門怠速和油門關(guān)閉設(shè)置在一個(gè)三檔開關(guān)上，這種情況下發(fā)動機(jī)則不可能在普通模式下啟動。油門怠速的默認(rèn)設(shè)置為開關(guān)的中間檔位和下檔位，即使油門關(guān)閉設(shè)在開關(guān)的下檔位時(shí)也可正常使用。將開關(guān)撥至上位則為普通飛行/起飛模式，中間為慢速飛行/著陸，下側(cè)可關(guān)閉發(fā)動機(jī)。如果將油門怠速或油門關(guān)閉設(shè)置在教練功能開關(guān)，那么當(dāng)使用教練功能時(shí)會出現(xiàn)油門失控或?qū)W生機(jī)無法操控的危險(xiǎn)。4.4無人機(jī)動力系統(tǒng)調(diào)試（1）連接方式連接方式如圖4-45所示。接收機(jī)：所用接收機(jī)必須是已經(jīng)和遙控器對好頻率。接收機(jī)供電：5V（UBEC處）接入到任意一個(gè)通道。注意通道的接口定義：PWM信號線、VCC_5V、GND。電池：注意電源正負(fù)極。電調(diào)：信號線接到油門三通道，電源線接到電池或者發(fā)電機(jī)的正負(fù)極。注意識別信號線定義：PWM信號線、VCC_5V、GND。電動機(jī)：注意三相線的接法，改變其中任意兩根，可以改變電動機(jī)轉(zhuǎn)向。4.4無人機(jī)動