基本 FPV 飞机¶
导言¶
有了 ArduPilot (AP),就可以在价格低廉、高度集成的自动驾驶板上使用功能齐全、强大的自主飞行系统,包括板载电池监控和板载 OSD。由于 ArduPilot 的选项和参数繁多,首次设置可能会令人望而生畏。本指南试图提供必要的说明,以帮助您在典型的 ArduPlane 设置上实现自主飞行,并有意只关注 ArduPilot 所提供功能的一小部分。有关飞行功能的更深入解释,请参阅 完整设置指南.ArduPilot 的附加功能和选项(地形跟踪、空速使用、自动着陆功能、日志记录、指南针设置等)将留待您将来继续使用。我们的目标是让您拥有一架飞行性能良好的飞机,并能在此基础上进行扩展。
硬件¶
ArduPilot FC 有多种选择,请参见 目前支持的电路板列表.Omnibus F4 Pro 或 Matek F405-Wing 是基本 FPV 飞机配置的不错选择,因为它们将 OSD 和电源模块功能集成到一块板上。本指南将假定一个包含板载电池监控和 OSD 的类似集成外设设置。此外,还需要以下物品:
全球定位系统
RX
电调和舵机
VTX 和摄像头
本指南假定您能够使用所选电路板的现成资源为所有元件正确布线。RCGroups 论坛可为任何支持的板提供硬件帮助。其他外围设备(罗盘、气压计、遥测等)将不在此处介绍,因为它们并不一定是您进行飞行所必需的。将来完全可以根据个人喜好添加和配置这些设备。
软件¶
这部分可能是潜在新用户最关心的部分,因此本指南将重点介绍这部分。
固件
像 Pixhawk 这样的商业目标板通常已经加载了某个版本的 ArduPilot,以及兼容 ArduPilot 的引导加载器,可以立即使用 Mission Planner 或其他 GCS 软件(地面控制站)更新固件。像 Omnibus F4 Pro 这样的电路板默认情况下通常不带 ArduPilot 引导加载器,因此您需要按照以下步骤操作 首次在电路板上加载 ArduPilot 时,请按照以下简单步骤操作.
Mission Planner地面站
Mission Planner(MP)是 AP 的地面控制站,也是固件更新的主要工具,最重要的是,它还能进行参数配置。可在此处下载 MP: https://ardupilot.org/planner/docs/mission-planner-overview.html
对于非 PC 用户来说,还有其他选择: https://ardupilot.org/planner2/index.html
固件安装完成并连接到 MP 或其替代品后,即可开始软件设置。可以使用 "配置/调整 "选项卡手动更改参数。
请注意,有些参数只能在解除上膛状态下设置,而且许多参数组在启用和刷新之前是不可见的,如 RSSI 和 OSD 参数组。
设置¶
全球定位系统
连接到 MP 后,请检查 GPS 是否被识别,并最终获得卫星定位。卫星数量和 HDOP 显示在 MP 的 "飞行数据 "选项卡中。如果没有检测到 GPS,您将继续在 HUD 显示屏上看到 "无 GPS "信息。如果检测到 GPS,最初会显示 "GPS:无定位",直到获得锁定。
这意味着你需要进行硬件调试!
可能存在的问题
连接到错误的串行端口(请参阅硬件文档了解 AP 期望的端口)或连接错误(TX/RX 对调)。
串行端口设置与默认设置不同。ArduPlane 默认以 38.4Kbaud 的速度通过串行 3 连接 GPS。
ArduPilot 支持 UBLOX、NMEA 和许多其他 GPS 接收器,但目前不支持您的 GPS 接收器。
备注
电路板的硬件 UART 编号不一定与 ArduPilot 固件/MP 中的 SERIAL 端口编号相同。请参阅各自电路板的 硬件页面 以获取接线指南和 UART 到 SERIAL 的映射。在参数列表中,GPS 默认为 SERIAL3,如果将 GPS 连接到接线指南中建议的端口,就不必担心 UART 映射问题。
无线电校准
进入设置并移动到 "强制硬件 "的 "无线电校准 "选项卡。您应该可以看到各个条形图根据您的 TX 控制杆移动对每个输入做出相应的响应(俯仰方向相反)。如果没有,则需要进行硬件调试!ArduPilot 默认将 AETR 设为 1-4 频道。请相应调整 TX 通道分配,或者使用 RCMAP_n 参数。如果无法在 TX 中更改,您可以通过 MP 中的复选框更改每个输入的方向(即反向通道)。将 TX 子微调至 1500uS,以尽可能接近中性,但不要求完美。下一步将补偿残余偏移。不过,设置节流阀微调时,在低节流阀时要比最低值大 50-75uS。这将允许您设置一个低于节气门杆低位的节气门故障安全值。在此之后,切勿再调整 TX 微调或副微调,所有进一步的微调程序将仅在 FC 上执行!
按照提示执行 RC 校准步骤。
飞行模式
现在对 TX 进行设置,使其能够在通道 8 上输出六种不同的电平。这将是您的飞行模式通道。(默认飞行模式通道可通过 FLTMODE_CH 参数,默认为通道 8)。请参阅设置说明 适用于各种发射机.现在,TX 可以选择 6 种模式(通常使用两个三档开关),请为每个开关位置设置飞行模式。强烈建议最初使用两个位置的 MANUAL(手动)模式,这样无论第二个开关在哪个位置,您都可以 "跳出 "到 MANUAL(手动)模式。只需将一个开关按下(或按上),而不必担心另一个模式开关的状态,这样会更容易记住。然后将 TX 开关设置为以下模式:
SW1 - SW2 - 模式
嗨 - 嗨 - 自动
高音 - 中音 - 自动调整(自动调整后再加载)
高 - 低 - 手动
Lo - Hi - Cruise
Lo - Mid - Stabilize(或 FBWA)
低电平 - 低电平 - 手动(SW2 低电平始终驱动手动 - 这是你的救命稻草!)。
在 SETUP -> Mandatory Hardware 下的 Flight Modes(飞行模式)子标签中进行设置。
经过初始飞行和调试后,您可以根据需要更改模式。
加速度校准
转到设置 -> 强制硬件 -> 加速计校准选项卡并执行全面校准。在水平位置时,应仔细将机翼横向调平,并将翼弦设置为机头向上几度(约 3 度),因为这是大多数飞机水平飞行的正常巡航姿态。可随时使用 "LEVEL only "校准按钮进行重置。
备注
这最多只能将(飞行)控制器的平面与 "水平 "之间的差值改变 10 度。如果需要更大的改变(例如(飞行)控制器的安装位置略微偏下),则可以使用 PTCH_TRIM_DEG 手动更改 AOA。请参见 加速度计校准 和 调整巡航配置 了解更多详情。
还要检查(飞行)控制器的方向是否正确。飞机的移动应正确反映在 MP 的 HUD 显示屏上。否则,您需要手动更改 方向 参数并重新校准。更改该参数后需要重新启动。
伺服功能
现在配置 FC 输出以驱动舵机和电调。您可以使用 SERVOx_FUNCTION 参数将设备连接到 FC 输出:普通平面、V 形尾翼、升降舵等。在可能的情况下,您应尽量使驱动伺服臂的通道处于中立位置时伺服臂居中。您可以使用 SERVOx_TRIM 参数对此进行调整。您可以手动或通过设置 -> 强制硬件 -> 伺服选项卡进行调整。您还可以在此选项卡中设置输出范围。默认值为 1100 至 1900uS。根据不同机身的要求,可以调整这些端点。1000/2000uS 的值通常可提供全抛。
现在检查舵机的移动方向是否正确,以便在 STAB 或 FBWA 模式下左右移动时将飞机调平。必要时使用舵机反向盒反转舵机。如果您在上述 B 部分中正确调整了 TX 通道方向,那么在手动模式下,它们也将朝正确方向移动。
OSD
对于带有集成 OSD 的(飞行)控制器,应自动启用此功能。您可以使用 MP CONFIG 选项卡中的 Onboard OSD 子选项卡来设置显示配置。请注意,每个 OSD 屏幕的元素只有在启用该屏幕并重新启动/重新连接 FC 后才能看到。
接收器 RSSI
ArduPilot 支持嵌入到 RC 信道中的模拟 RSSI 或 PWM RSSI(也称为 "数字 RSSI")。ArduPilot 还支持由 RC 协议(如 CRSF)直接提供的 RSSI。对于模拟(电压型),请设置 RSSI_TYPE =1 和重启,对于 PWM 设置为 RSSI_TYPE =2,对于 RC 协议,提供的设置为 RSSI_TYPE =3 .在设置并保存该参数并重启 FC 之前,其余 RSSI 参数不会出现。对于模拟 RSSi,请调整这些参数:
对于 PWM,可调整这些参数:
备注
通过在 HUD 视图中添加用户定义的屏幕项(右键单击),可在 MP 中监控 RSSI:rxrssi。
故障安全
ArduPilot 有许多启动故障安全的选项。本指南唯一关注的是接收器失控保护。如果 FC 的遥控输入信号丢失,将始终进入故障保护。此外,对于 Sbus 型接收机,无线电故障安全将由 Sbus 输出流中发送的特定故障安全位触发。对于 PPM 型接收机,可将 RX 的失效保护设置为油门失效保护或无信号输出(切勿使用 HOLD!)。节流失效保护设置说明 这里.
通过一个单独的 TX 开关来激活节流阀失效保护,从而将节流阀通道强制设置为失效保护值,这样就不必将 RTH 设置为额外的飞行模式,也是在飞行过程中检查节流阀行为的好方法。
在工作台上连接 MP 并拆除推进器后,确保在关闭 TX 电源时输入 FS。
电池监控器
请勿使用 "设置 "选项卡为较新的 Chibios 板设置电池监控器。这些板在安装固件时已经加载了默认配置。您可能需要稍微调整 batt_amp_offset 和 batt_amp_pervlt 参数。大多数系统在电机不运转时会消耗 400 至 600 ma 的电流。该值通过 batt_amp_offset 参数。您可以调整 batt_amp_pervlt 根据您为电池充电的电流大小和显示的马赫使用量,使用以下公式计算出与飞行过程中使用的容量相匹配的参数:
新 batt_amp_pervlt = 旧 batt_amp_pervlt * MAH - 已充电/ MAH 显示为已使用。
备注
由于多种因素的影响,这并不是百分之百准确,但已经足够接近了。您可能需要重复几次。同时确保设置 电池电量 参数。
指南针
传统的固定翼 ArduPlane 不需要指南针就能获得良好的性能,而 Copter 或 QuadPlane 则需要指南针进行偏航校准。即使您有指南针,也要先禁用它,直到其他一切正常。然后再进行扩展。在Mission Planner地面站的设置/指南针屏幕中取消选中每个指南针的 "使用此指南针"。
空速
ArduPlane 的基本性能不需要空速传感器。它可以计算出相当精确的合成空速估计值,并提供良好的基本性能。为了在 OSD 中显示,您需要设置 ARSPD_TYPE =稍后可随意添加/启用空气流量传感器,以提高巡航飞行目标空速精度或自动着陆空速控制。
其他参数
设置 伺服自动微调 =1.这将根据水平飞行的需要自动调整伺服微调。除非您的机械微调偏差很大,否则无需手动微调飞机。如上所述,您绝对不应该使用 TX 微调器进行微调。
如果您的飞机功率过大,您可能需要设置 THR_MAX 值低于 100%,即 75%。否则,爬升将以最大油门执行,就像自动刹车时一样。
设置 TRIM_THROTTLE 到预期的巡航节流阀。通常略低于中油门。
如果您的飞行翼较小(如 Z-84),可能需要降低默认设置。
PTCH2SRV_P
如果该值过于激进,会导致波动。在这种情况下,将默认值减半。上膛: 将所有上膛参数设置为默认值。没有理由禁用这些安全检查。即使在室内,您也可以使用现代 GPS 设备获得 GPS 锁定。如果其中一项检查失败导致无法上膛,则意味着必须纠正某些问题。这将增加明显的安全性,防止您在(飞行)控制器未处于完全功能状态下意外启动飞行。
所有其他参数均可保留为默认值。不过,在您进行了一些飞行后,您可能会想玩一玩: ptch_lim_max_deg, ROLL_LIMIT_DEG和 fbwb_climb_rate.在默认值下,它们非常温顺。
电调校准
校准很简单。取下道具。在工作台上使用 USB 打开无线电电源。全球定位系统锁定后,右满舵几秒钟,将油门调到最大,启动飞机。装上电池。当 ESC 发出油门设置序列提示音时,降低油门。断开电源,重新装上螺旋桨。如果未启动,则说明上述设置不正确,或者(如果您有用于记录的 SD 卡)SD 卡未插入。诊断信息将显示在 OSD 和 MP 信息选项卡中。
首次飞行¶
首先,进入 MP 的飞行计划页面,在任意位置创建一个航点,将其设置为 TAKEOFF 类型。将其设置为 100 至 150 英尺高度,第一次飞行的俯仰角不超过 15deg。将其写入 FC。回读以确保存储正确。在机场,为飞机提供动力,再次检查所有控制面是否都能根据手动模式下的 TX 杆输入正确移动,以及当切换到稳定模式时,控制面是否能正确移动,以便在您移动飞机时将其调平。
警告
这一点至关重要!控制面移动设置不正确会导致坠机!
同时,重新检查电池是否放置正确,以获得所需的 CG。启动飞机,准备发射。切换到自动模式。现在,"起飞 "指令将被激活,飞机将进入 THR_MAX 即使油门杆处于空转状态。将其抛起,它将直线爬升到所需高度。然后,由于没有加载其他航点,它将进入 RTL。发射后,请务必将油门杆从空转移至中杆,以避免因某种原因切换至 STAB 或 MANUAL 时出现意外的油门空转。还要做好再次 THR_MAX 如果起飞高度低于此高度,则爬升至 RTL 高度 (RTL_ALTITUDE)。
现在切换到 "巡航 "模式,让机身在没有输入的情况下水平巡航数次,每次间隔 10 秒钟。这样可以 伺服自动微调 功能来相应调整伺服微调。在进行了足够长的无输入水平飞行后(在无飞行员输入的情况下,每飞行 10 秒钟就更新一次微调),切换到手动模式以验证现在设置的微调是否正确。
然后逐一检查所有其他飞行模式。同时检查 FS 行为。
此时,飞机应该可以飞行,并经过良好的修整。现在您可以探索 ArduPilot 的所有其他功能,并根据个人喜好调整设置。如果您选择使用 AUTOTUNE,请务必阅读其 文献资料 彻底。如果不按照建议执行自动调整程序,可能会降低而不是提高机身的飞行操纵特性。
请注意,默认设置对大多数标准尺寸的飞机都相当适用。
最后,使用 MP 的 "配置/飞行稳定调整 ->完整参数 "子标签中的 "写入文件 "功能将所有参数备份到文件中。