旋翼飞行器物体规避

ArduCopter 从 3.5 版开始支持使用 Lightware SF40C, 特拉朗格塔 或使用 MAVLink 提供距离的任何传感器 距离传感器 信息。本页介绍了物体避让功能的工作原理，以及 "接近传感器 "应如何向 ArduPilot 提供数据。

Loiter 中的避让

上面的视频显示的是 EnRoute EX700 旋翼飞行器安装了 Lightware SF40C 360 度激光雷达.无论载具驶向栅栏的速度如何，载具都会在距离栅栏 2 米处停下。之所以能做到这一点，是因为 ArduPilot 知道载具的速度（使用 GPS 和加速度计）、到围栏的距离以及载具的最大加速度/减速度。

"这款" AP_Proximity 图书馆 收集来自传感器的原始距离测量值。这些原始距离测量值经过整合，只存储和使用 8 个扇区内最近的距离和角度。

每个扇形宽 45 度，扇形 0 指向载具前方，扇形 1 指向载具右前方，等等。根据这些距离和角度，可以在载具周围建立一个栅栏（二维矢量阵列）。栅栏点落在扇形之间的直线上，并保持一定的距离。

备注

默认设置是将载具周围区域划分为 8 个扇区，但每个接近传感器驱动程序都可以覆盖这一设置，使用不同的扇区数。

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"这款" AC_Avoidance 库 会消耗上述栅栏，并用它来调整（主要是缩短）由 装载控制器 (搜索 "avoid->adjust_velocity"）。Loiter 的预期速度矢量来自飞行员的输入。

备注

物体避让也适用于制导模式的速度控制器

AltHold 中的回避

"这款" AP_Proximity 和 AC_Avoidance 库 也用于 AltHold 的避障。由于 AltHold 不依赖 GPS，因此不知道载具驶向障碍物的速度，因此使用了一种更简单的避障方法，即将到障碍物的距离转换为倾斜角。

下图显示了将不同物体的距离组合在一起以得出最终侧倾/俯仰倾角的方法。每个感应到的物体与载具的距离和角度都会转化为一个侧倾/俯仰角。找到最大的正负侧倾角和俯仰角，并将其组合在一起，得出最终的侧倾角/俯仰角。

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这个最终的滚转/俯仰角与飞行员的输入相结合，意味着飞行器倾向于飞离物体，但飞行员始终保持覆盖避开物体的能力。这与驾驶员不能强迫飞行器撞向物体的 "闲置 "模式截然不同。

备注

如果有一个向上的测距仪，载具也会在撞到上方障碍物之前停下来。目前，该测距仪的距离必须使用 距离传感器 信息的方向字段设置为 24（向上）。

向地面站报告

MissionPlanner 从 v1.3.48 版开始（希望将来也能在其他地面站上使用），会在雷达类型的窗口中显示与附近物体的距离。

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打开该窗口的方法是进入 "飞行数据 "屏幕，按下 Ctrl-F 并按下 "接近度 "按钮。如果 PRX_TYPE 参数设置为启用传感器，并且正在接收信息。

../_images/code-overview-object-avoidance-show-radar-view.png

为此，飞行器定期向地面站发送 DISTANCE_SENSOR 信息。实现这一目的的方法可参见 GCS_Common.cpp 文件 (搜索 "send_proximity"）。请注意，这意味着 DISTANCE_SENSOR 信息有可能同时用于向飞行器代码发送距离，然后类似的 DISTANCE_SENSOR 信息也可能从飞行器发送到地面站。不过这些都是不同的信息，传输速率也可能不同。

向 ArduPilot 提供距离传感器信息

对于新型 "近距离 "传感器（即能以某种方式提供附近物体距离的传感器）的开发人员来说，将距离测量值输入 ardupilot 的最简单方法是发送以下信息 距离传感器 为传感器所能识别的每个方向发送信息。信息的系统 ID 应与载具的系统 ID 一致（默认为 "1"，但可使用 SYSID_THISMAV 参数更改）。组件 ID 可以是任何名称，但 MAV_COMP_ID_PATHPLANNER (195) 或 MAV_COMP_ID_PERIPHERAL (158) 可能是不错的选择。

这些信息的发送频率应在 10 赫兹到 50 赫兹之间（越快越好）。填写的字段应如下所示：

  • time_boost_ms : 0 (忽略)

  • min_distance：传感器可测量的最小距离，单位为厘米（即 100 = 1 米）。这个数字一般不会改变，无论在哪个方位区域都应相同。

  • max_distance（最大距离）：传感器可测量的最大距离，单位为厘米（即 1500 = 15 米）。这个数字一般不会改变，无论在哪个方位区域都应相同。

  • current_distance : 与目标物之间的最短距离（单位：厘米

  • 类型：0（忽略）

  • id : 0 (忽略)

  • 方向：0 至 7（0=向前，每递增一次顺时针方向增加 45 度）、24（向上）或 25（向下）。 mavlink/common page.

  • 协方差 : 0 (忽略)

如果没有收到全部 8 个扇区的 DISTANCE_SENSOR 信息，则会用相邻扇区的距离（如果有的话）来填补空扇区。这样可以方便地形成 "杯 "形栅栏，从而更有可能保护载具不撞击物体。在今后的版本中很可能会对这一点进行修改，尤其是在配置了 "停止 "行为（而不是 "滑动 "行为）的情况下。

../_images/code-overview-object-avoidance3.png

这两段视频展示了 ZED 3D 摄像机 连接到 英伟达 TX1 跑步 OpenKai 并使用上述方法向 ArduPilot 提供前向距离测量值。

未来步骤

  • 将避让功能添加到其他模式，包括 RTL、自动 (这里的问题)

  • 改进与 ROS 的集成 (这里的问题)

  • 在我们无法（或不想）在载具上实施 ROS 的情况下，实施一个简单的占用网格 (这里的问题)

如果您想参与该区域的开发，请考虑在上面列出的问题中发帖，或通过以下方式与开发人员聊天 ArduPilot 纪谈.