0.概述

无人机自主飞行平台可以分为四个部分:动力平台,飞行控制器,机载电脑和模拟平台。

  • 动力平台:负责执行飞行任务,包括螺旋桨、电机、机架等,用于科研的一般都是F380和F450的机架。
  • 飞行控制器:无人机使用的控制器取决于采用的固件:apm和pixhawk。用来调整无人机在空间中的位姿,给各个螺旋桨发送指令。
  • 机载电脑:作为上位机,通过MAVROS或者mavlink协议跟飞控通讯。可以搭载更多的机载设备诸如相机,各类传感器,通过机载电脑感知周围环境,做出更多智能化的工作。常见的机载电脑有x86平台的upboard,树莓派,英伟达的jetson。我们自己的实验平台机载电脑使用的是树莓派3b+,飞控是pixhawk,搭在了intel的realsense摄像头,深度摄像头,超声波和激光传感器。
  • 模拟平台:无人机作为航空设备,操作复杂,危险性高,就算是成熟的商业产品诸如大疆,也存在很多的炸鸡事故。所以,在进行实际飞行之前,一定要进行模拟操作,将程序修改好之后,才可以进行实机测试。

1.APM和PX4:飞行控制器和

APM和PX4是自动驾驶和无人机领域最出名的两个固件。而因为历史原因,国内在两个固件的叫法上一直巨大的混淆。
淘宝上比较常见的无人机飞控固件大体分为三类:APM,pixhawk2.4.8和pixhawk4。其中apm价格最便宜,px4价格最便宜。一般的无人机玩家,从预算考虑会购买apm,稍微预算充足的会购买pixhawk2.4.8的硬件。虽然从硬件配置和性能上,apm的硬件是远远不如pixhawk2.4.8的。
但是一般用户购买的pixhawk产品,商家会提供一些pix_3.*.*之类的固件,这些固件实际上是乐迪公司修改过的apm的固件,商家提供的地面站也是apm公司mp地面站,而且是版本较老,汉化不全地面站。
如果仅仅把无人机当做航拍设备,或者就是自己遥控玩一玩,这种刷着乐迪修改版固件的飞机是足够稳定的,还可以搭配乐迪自己的光流传感器和超声波避障模块,足够稳定,不管是室内还是室外。
但是,如果需要用机载电脑进行自主控制,这一套就玩不转。
如果需要使用px4的固件,则需要访问下面的地址,下载QGC地面站,刷pixhawk官方的固件。px4的固件最新的版本号也只有1.10.0。

APM网站:https://ardupilot.org/dev/index.html
PX4网站:https://docs.px4.io/master/en/index.html

2.地面站:MissionPlan(MP)和QGroundControl(QGC)

2.1 APM

MP是APM公司推出的地面站软件,用来进行apm飞控的固件刷写,更新和监控飞行器状态,定点飞行的规划。国内常见的是不知道哪个大佬汉化的版本,汉化不全,版本很老,刷的固件也是乐迪公司修改过的固件。最新版的MP地面站和固件,可以通过访问上面的网站获取。

2.2 PX4

QGroundControl(QGC)是px4官方出的地面站,用来进行px4固件的刷写,调参,监控飞行状态,定点飞行规划。一般国内玩家使用的较少,然而刷了PX4固件的机器,是没法跟APM地面站进行数据通信的,所以如果需要使用PX4的平台,就必须使用QGC,国内也有汉化版可以下载。

2.MAVLINK和MAVROS:通信协议

MAV协议是上位机和飞控通信的通信协议,MAVROS是基于ROS系统的MAV协议,可以和ROS系统相结合。

3.GAZEBO仿真软件

Gazebo是ROS系统自带的仿真平台,可以通过mavros通信协议,将飞控的操作数据反馈到仿真平台。进行无人机的仿真操作。

4.ROS:机器人操作系统

国际最通用的机器人操作系统,将不同硬件的操作进行封装,通过简单的话题发布和订阅,可以让算法开发者不必考虑不同的硬件平台,以及各种硬件之间的配合,仅需要用自己的熟悉的Python或者C++语言编写算法,ROS负责联通算法实施和硬件驱动和模拟仿真。

5.自主无人飞行平台选型

PX4官方出了整套解决方案px4-vision价格大概在16000元,国内有阿木实验室在做整机销售,树莓派版本也在12000多左右。我们自己做的性能相近或者超越的整机平台价格在6000以下。有需要的也可以联系我们。