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

  1. 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)。

  2. 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。

  3. 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:

RSSI_ANA_PIN =x (见 本页详细信息)

RSSI_PIN_HIGH =3.3(请注意,大多数 RSSI 输入引脚的容差最高仅为 3.3V)

RSSI_PIN_LOW =0

对于 PWM,可调整这些参数:

RSSI_CHAN_HIGH =2000

RSSI_CHAN_LOW =1000

RSSI_CHANNEL =<具有 RSSI pwm> 的信道;

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_offsetbatt_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:

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

  1. 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。

  2. 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。

  3. 设置 TRIM_THROTTLE 到预期的巡航节流阀。通常略低于中油门。

  4. 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。

  5. 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_DEGfbwb_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。