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APM固定翼设置简要手册_方少版

设置ArduPlane 十分容易,这要归功于任务规划器(Mission Planner),它处理

了所有的代码加载和配置过程。

根据你板子的版本,参考下面的快速入门指南:

APM 2 板

AMP 2 板出厂时已经焊接好,并带有通过任务规划器加载的你所选择的固件。现

在不要插到你的电脑上,这将留到下一步来做。这里只是一个板子的介绍。

下面是板子的快速介绍:

你的RC 接收器通道插到输入,舵机或电调插到输出。出厂时支持多达八个输入

和输出通道。如果需要的话,这些都可以扩展,请参考后面的说明手册。

对于大多数人来说,工厂焊接好的插座应该是正确的,但如果你想添加更多的传

感器,在左侧还有9个端口(A0到A8)。

下图说明了如何连接可选的外部传感器和控制器的(代码库不是支持所有):

APM2 的电路图和PCB 文件在这里 (Eagle 格式).

备用供电方式

板子出厂设置是用RC 设备供电,RC 输入和输出共享一个电源。在设置和调试的时候你可能用USB 电缆给板子供电。但在飞机上,你需要将它连接到你的电源系统,通常是由电池通过ESC 供电。

用两个独立的电源给APM 2 供电也是可以的。其中一个给输入侧的遥控设备供电,另一个给输出侧供电(舵机或电调)。这通过JP1 上的跳线决定(见下文)。如果插上跳线(出厂默认),板子会从输出引脚供电。如果跳线没插,电路板从输入引脚供电,但输出引脚将需要自己的电源。如果你想在飞机上用两个独立的电源,可以使用这种配置,一个为舵机供电,一个为其他电子设备供电。

APM2 设计要求一个清洁、良好滤波的电源。注意根据连接的插头不同,电压规格要求是不同的。原因是有一个肖特基二极管(二极管D1),防止USB 端口在连接时给APM2 的PWM 输出接口供电而损坏东西。因此,当USB 未通电,并通过PWM 输出连接器连接电源时,横跨这个二极管有一些压降,所以要求更高的输入电压来做补偿。因此,电力需求如下:跳线JP-1 断开时,5.0VDC +/- 0.5V 到PWM 输入接口。跳线JP-1 连接时,5.37VDC +/- 0.5V 到PWM 输出接口。

警告:不要超过 6.0V 直流电源输入电压,否则会损坏你的板子。

在某些情况下,为了避免在大电流时可能出现的电压下降,略高于中位数的输入电压(但低于最高)会有一些帮助。

APM2 本身消耗较小的电流(200mA 左右),提供300 - 500 毫安的电源就足够了。但是,如果舵机或其他设备也是由同一电源驱动,你必须考虑这些设备的电源需求,提供足够的电流。例如,单个数字舵机可以很容易地用掉1-5 安培,取决于它的尺寸和性能。(注:电调不消耗APM 电源)如果您遇到虚假复位或其他奇怪的行为,最有可能的原因是APM 电源干扰或者供电不足。与所有的逻辑电路相似,电机、舵机,或其他高电流电源设备的电气噪声可能会导致不可预知的行为。在这种情况下,推荐使用电力滤波器,例如这个或这个。

过短或过长的电源线,坏的或旧的连接件,或APM 电源电流能力不足,可能会导致“掉电”,造成不可预料的操作情况。这一点在传统的直升机上尤其明显,因为螺距舵机可以在短时间内消耗3-20 安培电流。电源必须能够容忍这样的要求,而不能有电压跌落或电压尖峰。优质的开关电源,例如这些或这些,可能是一个解决方案,取决于整体电流的要求。很多这种类型的稳压电源都是可编程的,所以记得调整在APM2 的安全工作范围之内。不建议使用线性稳压器,因为它们效率低下,容易出现过热而引发故障。APM2 绝不应直接连接到任何类型的电池上。

电源问题是常见的,可以是潜伏的、令人沮丧的。要一丝不苟。没有良好的清洁电源时,任何自动驾驶仪或飞行控制器是无用的,都有潜在危险。

APM 1 和APM 2 的差别

APM 1 和APM 2 之间的主要功能差异是传感器。AMP 2 拥有先进的InvenSense MPU-6000 陀螺仪/加速计芯片,它有自己的传感器融合处理器。它还有一个测量海拔的高精度压力传感器。

由于芯片技术的提高,我们已经能够把更多的功能集成到更少的芯片,包括USB 接口/PPM 编码器,切换到数字传感器,省略了APM 1 的模拟- 数字转换器芯片。更少的芯片意味着更小,更便宜,东西少出问题。

如果你已经有了APM 1 板,你也会注意到几个外部的差异,主要是旨在使电路板更小,更可靠:?原外部的传感器,如GPS和磁强计,现已内置。无需焊接或电缆!?没有CLI(命令行解释器)开关。如果需要的话,CLI 现在是在软件中调用(启动时在终端输入”回车“三次)。

?无继电器。极少数人利用这一点,所以如果你想要一个(例如触发一个摄像头),我们支持增加一个外部继电器。

?没有DIP开关。所有的DIP开关功能(通道逆转,设置elevon 模式)现在都由任务规划器软件处理。

?没有内置的稳压电源。你必须通过USB(替补)或飞机上的电调(通过ArduCopter 配电板)通过APM 2 输出引脚供电。

?无内置电压监测。大多数人觉得电流监测比电压有用,所以我们现在推荐Sparkfun 电流传感器,可插入到一个传感器的插座上。

APM 2.5 板有些什么新东西

APM 2.5 板,于2012 年7 月发表,在操作上与APM 2.0 板相同,执行完全相同的程序。然而,它还是包括了一些设计改进,以增加它的可靠性并消除常见的用户错误:

?包含了I/O Pin 脚正负极反向及其他电源及讯号的保护,增强了稳定性和可靠性。

?遥测模块通讯端口改为5 针的连接器,这样可以避免插反,消除了用户在APM 2.0 常见的错误。(已经包含了标准的3DR 及Xbee 转接线)

?如果有需要的话,现在可以使用外接式的电子罗盘,可以让传感器远离电磁干扰。要使用时,找到上面有标记的微跳线将它切断,接上外接式的电

子罗盘到I2C 插座。更多信息请见此页。

?已添加额外的LED,以备将来使用。

?它仅支授一组外接式GPS 模块(建议使用3DR uBlox 6)。这确保用户可以将GPS 模块放置在最佳位置,能够完全曝露在天空底下,并且远离

ESC 及无线设备等电磁干扰源。

?内建记忆卡芯片,而不是在定制的SD 卡上。这是为了避免与APM 2.0 的用户一样发生记忆卡插入和接触的问题。

?有一个新的连接器,用于未来功能的扩展(将于之后公布)。

除了这些变化,板子运作都是相同的。Pin 脚的定义及其他有关APM 2.x 的信息请见APM 2.0 的介绍。

注:由于 APM2.5 板没有子板覆盖气压传感器(图片上有个小小的方型银色的传感器),请将板子安装在一个封闭的盒子中来保护传感器不受到气流的影响。这点非常重要,因为这会严重的影响高度读数。如果你选择将板子装在开放的空间,请确实使用一些胶带或卫生纸盖在传感器上,如下图所示:

APM2 快速入门指南

快速导览手册

需要更快的设定及启动吗?这个导览提供了一个简单的方法。ArduPlane还有许多的功能需要设定,但这几篇文章可以让你尝鲜:

1. 安装驱动及Mission Planner

2. 连接遥控设备

3. 首次设置

4. APM 开机和校准

5. 规划航点和任务APM 软件安装

第一步: 安装APM 2 USB 驱动程序

如果你之前从未使用过Arduino,当你电脑首次插入APM 时你会需要安装驱程序,将APM2 插入就会显示以下提示:

没关系,只要从这里下载驱动程序,保存到电脑的一个文件夹里。

现在到Windows的控制面板/硬件和音效/设备管理器,你就可以在「其他装置」中看到"Arduino Mega 2560",点击鼠标右键选择更新驱动程序软件

进去后选择「浏览计算机上的驱动程序软件」。找到你刚才下载驱动程序即可。

如果出现以下的画面请直接选择安装驱动程序。

一旦你安装成功就会看到APM2 出现在下列这个画面(串行端口的号码取决于你的Windows 安装了多少个串行端口装置,所以你的串行端口号码也许会和画面中的不同):

(请注意,如果你也使用Xbee无线模块做为和Mission planner 通讯的模块,Windows 也会为模块指定不同的串行端口,当然你也可以在控制面板看到这些装置。)

第二步: 下载Mission Planner

现在可以下载Mission Planner,这个软件会帮你加载代码至你的APM2。

你可以在这里下载最新的Mission Planner,解压缩后请执行ArdupilotMegaPlanner.exe。

这套软件只能跑在已经装有 .net Framework 3.5 以上的Windows 计算机,如果你是使用Windows Vista 或Windows 7则已经预载,但如果是使用Windows XP 请到这里下载安装。如果你已经将你的APM 接上串行端口的号码会显示在Mission Planner 的右上角,请确认波特率为115200。

还不要点击“Connect”! 请先将固件程序加载你的APM。

请照下列方法操作,选择一个下列其中一个图示,如果是飞机请选择ArduPlane(版本号码)。如果你只想要连接你的APM 至Xplane 模拟飞行器,请单击左下角plane HIL 加载固件。Mission Planner 会自动辨识飞控板的类型并由网络下载最新版本至你的APM 飞控板。

连接你的遥控设备

把你的遥控飞机转变成无人机,实际上只是将自动驾驶仪放入遥控接收器及飞行伺服机之间,这么一来自动驾驶仪就可以完全控制你的飞行器。

你需要下列几种设备:

?至少5 通道的遥控器,建议7 通道以上。

?每个频道需使用母对母接头的连接线,这个会是不错的选择。

?电源:飞行器的ESC、仪表、电池状态、BEC,APM。

输入端

依上图所示将遥控器使用母对母连接线接到APM2的输入端,想让APM2控制的每个频道都需要连接。一般而言,APM2的模式开关(Input 8)通常会分配给RC发射器的3段拨动开关(大多数人为channel 5)。

无论是直线或直角连接器,地线应该都在板子边縁的外侧,如下图所

示:

PPM-Sum 接收器的说明在这里。

备注:RC接收器的前两个通道也支持副翼组,你可以通过Mission Planner 的设定程序告诉APM如何操作各个副翼的动作。

APM 软件目前还不支持V 尾。你可以用一个额外的硬件混控器混合方向和升降通道。这个不错而且很便宜。

输出端

将伺服机及所有需要APM控制的设备接到输出端,如下图所示:四动遥控器的设定

? 1. aileron

? 2. elevator

? 3. throttle

? 4. rudder

副翼设定

? 1. starboard (right) elevon

? 2. port (left) elevon

? 3. throttle

安装到你的飞行器

使用正确的方法把APM放到你的飞行器很重要。GPS连接器要面向前方,伺服机连接器向后,控制板的右侧向上,IMU则放控制板的上方。如图所示(备注:以防万一有个小箭头在板子的下方指出前方的方向):

当APM放到你的飞行器时请确认它安装是否牢固不可在机体内晃动,这点相当重要,并且尽可能的与飞行方向保持水平状态。理想的情况下,接近重心位置(振动会减至最小)并固定于一个稳定的平台。

安装GPS 模块的提示

?GPS 模块的方向无关紧要,只需要保证天线朝上即可。

?最好将GPS 尽量远离无线发射设备(例如遥测或视频发射器)。

?理想情况下,GPS 模块上方不要有任何遮挡。飞机的顶部是一个好的选择。

下面是一个使用3D Robotics Electronics Chassis的

EasyStar 里安

装APM (和GPS 模块)的例子,可选择带有摄像机安装架或不带安装架。类似的机体也可参考HobbyKing Bixler。

机箱:

安装设备之后:

首次的APM 设定

我们建议你使用 Mission Planner 做为首次设定 APM 的软件。(软件为 Windows 平台设计,但 Mac 系统可于 VM 中使用,Linux 也可以在 Mono 下执行。如果你不想使用这套软件,也可以使用不分操作系统的 CLI 模式

下载完固件之后,请选择你的串行端口及波特率(115K),并点击右上方的 Connect 按钮。Mission Planner 将通过 MAVLink 连接。 (如果这是你第一

次使用 APM ,代码将在启动时格式化 flash 存储器,这将干扰 MAVLink 连接,导致连接错误报告。如果是这种情况,把它放置几分钟之后再试。)

现在你可以点击下图中红圈里的设置按钮:

请依照弹出的对话框完成安装程序。

设定步骤

1) 如果你使用标准机体,加载预先设置好的配置文件

对于常见的机体,例如 Bixler, Skyfun 和 Skywalker ,我们提供了预先调整好的配置文件。你可以从[这里]下载,然后使用 Mission Planner 写入到 APM 里。然而你还是需要根据你的硬件进行配置,所以接着执行下面的步骤。 2) 校准 RC 输入

你的发射器必须打开。你最好已经用手动模式飞过这个飞机,并且已经调整好了所有微调值,RC 输出已经带上了微调。如果你没有在遥控模式下飞过并调整微调,你可能需要在飞飞机之后重新校准遥控(在飞场也是容易做到的)。

每个通道分配如上所示。当移动 RC 遥杆时,相关的信号条就会移

动,按下“校准遥控”,设定无线电的极限值。会出现红条,你应该把已经连接的每个通道都移到极限位

置。

如果有必要,你也可以在这个画面设定相关的舵机逆转及所需的升降副翼模式(elevon mode)。

完成之后按下保存。

3) 设定飞行模式

当飞机飞在空中可以使用 RC 发射器上的拨动开关切换 APM 的飞行模式。触发开关应该连接到 APM 输入 8 通道。祥细的模式说明在这里。(如果想在发射器上改变 3 个模式以上请参考这里。)当你拨动开关时,会发现绿色的高亮显示变到另一行上。可以使用下拉选单去设定各种模式。请注意 Flight Mode 6 只能是手动,无法变更。这是一个“hardware manual”,意思是说它是被 APM 的failsafe 电路所控制,可以让你回复到 RC 控制。

4) 设定硬件

在这个页面可以设定你的 APM 上有连接什么配件。只要点击各个传感器的复选框就可以使用(目前 APM 尚不支持声纳测距仪,主要用于 ArduCopter)

关于磁强计(罗盘),你在开启传感器后可以选择校准方式:

1.你可以什么也不做,代码将通过在飞行时比对罗盘读数和GPS/IMU

读数来找出所有的偏移量和偏角。优点:不需要用户操作。缺点:它

需要飞行几分钟才能获

得正确值,所以在首飞时罗盘是不准确。

2.在Mission Planner 里手动校准(上图)。你可以按照下文的说明,输

入你的偏角,然后按“现场校准”按钮,并移动和左右旋转飞机30 秒。

APM 将记录数据并通过运算来校准传感器。优点:它可以工作。缺点:

操作有点尴尬,尤其是大飞机。同时它并不反映在飞行时可能发生的

电机磁场的干扰。

3.重播飞行日志。上图显示的日志校准是一个非常酷的选项,你可以重

放先前录制的飞行日志(.tlog),代码将GPS 和IMU 读数与指南针

的读数比较,并作出必要的修正。优点:工作地很好。缺点:你必须

已经飞行,如果你加载一个假的.tlog 文件,你会弄乱你的校准,必

须重做一遍,或冒飞行性能差的险。

要手动输入你所在地理位置的磁偏角,你可以打开链接,开启一个浏览器,输入你所在的位置即可得知磁偏角。以我目前的位置为例,目前的磁力线就是“14.13”,软件会由十进制转单位为度/分。

5) 如果你是使用标准的机体结构,直接加载配置文件即可

一般的机身如 Bixler、Skyfun 及 Skywalker,我们已经有支持的配置文件,你可以在这里下载,并使用 Mission Planner 写至 APM。

6) 现在如果你切换到 Flight Data 页面连结 MAVLink,你会发现当板子移动时显示器上的水平线也移动。记住当你切换到这个页面时,需要先将板子静止 15-20 秒,因为 IMU 必须先行校验。一旦完成 HUD 就会开始移动。

首次飞行检查列表

下面是在飞场的一些基本检查:

地面校准

将你的发射器模式设为"手动"。这是启动系统的安全模式,它允许系统通过摆动舵机来指示它们的状态。地面启动时将有一系列的舵机摆动(开始时第一次,中途第二次,结束时第三次)

当你在飞场启动飞控时,你应当将飞机*尽可能水平*(飞行姿态,所以如果尾巴是拖着的,抬起尾巴)放置在地面上,保持静止不动,直至三个彩色LED停止闪烁(大约30秒)。这意味着陀螺仪已经完成校准,飞机可以起飞了(假设GPS已经锁定)。如果你的飞机尾部擦地,那么应该在校准时将尾部抬起至平飞状态。

在地面启动结束之后,你还要等待GPS 锁定才能飞行。如果你没有等到GPS 锁定,那么返航位置将设置错误,并且气压高度计校准也将错误。通常应该在2分钟之内锁定。如果你使用MediaTek 模块,模块上的蓝色的LED会在等待锁定过程中闪烁,在锁定后常亮。在这之后,APM 上的红色LED将停止闪烁并保持常亮。如果MediaTek 上的蓝色LED 常亮,而APM 上的红色LED 却一直闪烁,按下APM 上的重启按钮。在重启之后,红色LED 应该保持常亮。

每次飞行前: 起飞之前,将飞机拿在手中,切换到增稳模式,然后前后左右倾斜飞机,确认控制翼面正确摆动(让飞机返回水平飞行)。这将确保你没有意外的移动拨动开关到错误位置,否则舵机将反向。在每次飞行之前都应该检查一遍,就像你用发射器检查所有的控制翼面一样。没有做该检查是炸机的头号原因。

第一次飞行

强烈建议你切换到增稳模式或线操纵飞行模式,观察控制翼面的行为。在你俯仰或侧倾时,翼面应该让飞机回到水平。

除非你根据你的飞机调整了配置参数,否则不建议使用除手动飞行之外的任何飞行模式。

第二次飞行

第二次飞行时, 使用CLI将第三飞行模式(遥控上模式开关的第3个位置)设为自动返航模式(RTL)。

这将测试导航功能。飞机将回到你的位置,以固定高度盘旋(盘旋高度可以使用任务规划器设置)。

该测试完成之后,你就可以编辑航点命令,并用自动飞行模式来测试。

手动置平选项

如果你有一个"拖尾"的飞机,或者你在不平坦的地形飞行,有时很难再启动时将飞机水平放置。截至ArduPlane2.32 你能通过使用MANUAL_LEVEL 选项避免水平放置的要求。

如果MANUAL_LEVEL 设置为零(这是默认的),那么APM 将在每次启动时校准加速度计。在这种情况下,你需要确保飞机尽可能接近水平。

如果MANUAL_LEVEL 设置为1,那么它不会在开机校准加速度,而会使用它最后一次校准值。所以你校准一次,然后把MANUAL_LEVEL 设置为1,跳过每次启动时找平面的操作。

在启动时你仍然尽可能保持飞机静止,因为陀螺仪校准仍然是非常重要的。但飞机是否水平并不重要。任务规划

说明

你可以输入航点和其他命令(参见下面的完整列表)。在每行的下拉菜单中,选择需要的命令。列的标题将自动改变,提示需要的数据。经度和纬度可以通过在地图上点击来输入。高度是相对于你的起飞地点的相对值,也就是说,如果你设为100m,它就在你上方100m处飞行。

注意,如果选上了“绝对高度(Absolute Alt)”复选框,高度值将使用海拔高度,而不是相对于起飞位置的高度。如果没选上,ALT就是相对高度。

Default Alt是输入新的航点时的默认高度。如果你选择了"Hold Default ALT",那么它也是返航模式时的高度;否则飞机将保持切换到返航模式时的高度。

Verify height意味着任务规划器将使用Google Earth 地理数据,根据每个航点下地面高度调整飞行高度。因此如果你的航点在山上,选择该选项时,任务规划器将根据山的高度增加飞行高度设置。这是一个保证不撞山的好办法!

当你完成任务设计后,点击“Write”按钮,它将发送给APM 并保存在存储器中。如果你想确认它是否是你所需要的,点击“Read”按钮。

你可以将任务保存到本地硬盘中。点击“Save WP File”按钮写入,读取文件则点击“Load WP File”按钮。

基本航点命令

任务文件看起来有点吓人,但却是自驾仪的一种强大的脚本语言。(记住地面站很快将为你处理这一切,很快你就不需要看到这些东西了!)。

你可以加上任意数量的命令,从预定义类型到自定义类型。下面是一些常用的命令:

?{NAV_WAYPOINT n/a, 高度, 纬度, 经度}

?{NAV_TAKEOFF 仰角, 目标高度}

?{NAV_LAND_WP n/a, 高度, 纬度, 经度}

注意在上面的截图中,我设计了一个任务,开始时自动起飞至20 米高度,然后沿3个100m 高的航点飞行,接着是一个设置降落模式的航点。最后自动降落至0 米高度,结束任务。

注:当你使用跳转指令,请记住,航点的逻辑可以有点混乱。一个航点命令意味着“开始超这个航点飞”,而不是“等待直至到达该航点”。因此,举例来说,如果把“跳转到航点1”命令放到航点4 和5 之间,飞机将永远不会到达航点4。这是因为一旦开始朝航点4 飞去,就会执行下一个命令,也就是跳转指令,该指令将立即执行,而没有达到航点4。因此,在该实例中,如果你想让飞机到达航点4,你需要把跳转命令放在航点 5 之后。请注意,在某些情况下,你将需要在感兴趣的航点后面插入一个“虚拟”的航点,因为如果任务的导航命令运行完了,它就会返回家的位置。

视频指导任务脚本是有助于了解任务的命令层次结构。搜寻

https://www.doczj.com/doc/3e9755381.html,/watch?v=2FSGZ6ic7zY这里。

关于自动起飞和降落,可以参阅这里。

MAVLink 命令语法的详细手册在附录中。

提示

?预取: 你可以缓存地图数据,以便在外场飞行时不需要连接到互联网。单击“预取”按钮,按住Alt,画一个框,就可以下载选择区域内的地图图像。

?网格: 这允许你绘制一个区域(用右键),并自动创建航点,覆盖选择的区域。

?把起始地点设置到当前地点也很容易,只要点击输入起始地点位置上的“起始地点”标签,就会自动将起始地点设为当前坐标。

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