開源飛控簡介

　　開源飛控是建立在開源思想基礎上的自主飛行控制器項目,Pixhawk開源飛控具有豐富的學習資料,自定義功能開發(fā),使用功能豐富,趣味性強,它同時包含開源軟件和開源硬件,而軟件則包含飛控硬件中的固件和地面站軟件。

　　豐富的傳感器接口,使開源飛控具有在不同使用場景下有不同的傳感器設備支持和自定義開發(fā)。

　　隨著開源飛控系統(tǒng)的不斷發(fā)展,從第一代Pixhawk開源飛控發(fā)展至今,開源飛控已經擁有完善的開源硬件、開發(fā)環(huán)境和社區(qū)論壇,采用全集成的硬件架構,對多處硬件做出了改進,包括主控處理器;加速度計、陀螺儀和磁力計組合慣性測量單元(IMU)。

　　飛控是一架無人機的核心,但是,如果沒有其他外部設備的輔助,隨著使用場景的變化,無人機也無法正常飛行。

　　以下連接圖系統(tǒng)中展示了無人機飛控常用的硬件設備連接,并闡述了每一個部件的使用功能?？梢詫崿F(xiàn)平穩(wěn)自主飛行、高精度定位、地面站調參、數據和視頻傳輸、自主避障、室內定位、精準降落等飛行功能。

cube 開源飛控設備連接圖

　　設備模塊介紹

　　cube開源飛控:搭載高性能的STM32H753主處理器和STM32F100協(xié)處理器芯片,有著高速數據運算能力,擴展豐富的傳感器接口,可以在不同的場景下,連接相應傳感器,為飛行提供更多選擇和應用。飛控使用開源固件可以支持多種機型,有:無人車、無人船、多旋翼、固定翼、垂直起降固定翼、直升機、潛水艇。支持全自主航線、關鍵點圍繞、鼠標引導、FollowMe、自主調參等高級飛行模式。雙冗余電源接口,電源模塊5.3V供電。

　　USB:可為飛控燒錄固件和調參。

　　蜂鳴器:發(fā)出不同的提示音組合,提示飛控當前的狀態(tài)。

　　高精度多頻差分定位導航GPS:使用CAN接口通信,設備分為基站和移動站,采用載波相位動態(tài)實時差分技術,即RTK技術(Real – time kinematic),實時提供觀測點的三維坐標,將基準站采集的載波相位發(fā)送給用戶站進行求差解算坐標,即用戶站接收GPS衛(wèi)星的載波相位與來自基準站的載波相位組成相位差分觀測值進行實時處理,并給出厘米級定位精度,大大提高無人機在執(zhí)行任務時的精準飛行。(Here3供電為5.3V,HerePro外接供電為5.3-40V最高兼容60V)

　　光流定位模塊:使用CAN接口通信,集成激光雷達,光流相機和6D IMU(ICM20602),激光雷達用于更好的高度檢測和精準降落檢測,配合光流相機進行X,Y運動軸捕捉和6D IMU用于姿態(tài)角檢測,進而組成完整的光流定位系統(tǒng),可用于無GPS情況下的位置定位。5.3V供電。

　　CAN舵機:選擇設備模塊,通常可用于一些使用設備的固定裝置、投放裝置和機械手臂等。

　　數傳模塊:用于飛控與地面站通信,作為數據傳輸和控制的一種方式,作為遠程串行通信設備,最遠傳輸距離可達40KM,5.3V供電。

　　Herelink圖數傳遙控一體設備:具有數據傳輸,視頻回傳,地面站調參和控制, 遙控器控制等功能,使多路復雜的設備集成化小型化,可以輸入兩路高清視頻,傳輸距離可達20KM。6-12.6V供電。

　　云臺、相機設備:使用相機云臺時,無人機飛行過程中,相機云臺可為相機增加穩(wěn)定效果,使高清相機的回傳視頻穩(wěn)定而清晰,云臺和相機可根據機架類型機架大小而決定,相機可以使用高清相機和紅外相機等。云臺供電12V。

　　激光雷達模塊:可以連接飛控的串口或I2C通信,可以實現(xiàn)無人機精準的激光定高和避障,5.3V供電。

　　IR-LOCK精準降落模塊:分為紅外鎖定傳感器和紅外信標,紅外鎖定傳感器連接至飛控的I2C接口通信,把紅外鎖定傳感器安裝在無人機底部中間位置,鏡頭朝向地面,把紅外信標放置于降落位置,在LAND降落模式下,紅外鎖定傳感器會檢測地面的紅外信標,并做到精準著陸。5V供電。

　　動力電池:電池是無人機中所有設備的供能來源,所以選擇一塊好的,穩(wěn)定的電池是必要條件,在實際飛行過程中它按多少的倍率放電,主要取決于電調和電機的功率和其他負載的電流消耗。最好是選擇正規(guī)品牌電池,可以保證電池儲電性能、放電性能和散熱性能。

　　電源模塊:電源模塊主要用于精準的電流電壓檢測,可以在地面站上實時查看電池的電流電壓情況,根據無人機使用的電池電壓大小不同,相應的電源模塊也應選擇合適的電壓大小。

　　降壓模塊:主要將大電壓轉換為小電壓,給飛行系統(tǒng)中其他低電壓設備供電,連接圖中的轉換電壓為5.3V或12V。

　　無刷電調:全稱電子調速器,它根據控制信號來調節(jié)電機的啟動、停止和轉速,電調上都會標出它最高的使用電流,例如:200A,14S(使用電壓),通常根據電機的KV值大小和功率來選擇電調。

　　無刷電機,槳葉:無刷電機主要由定子和轉子組成,電機其主要參數有xxxxKV,xxxx,例如:8727,150KV,8727代表定子尺寸為87mm X 27mm (電機轉子的直徑 X 電機轉子的高度),150KV值:電機的轉速(空載)=KV值X電壓;例如KV150的電機在50V電壓下它的轉速(空載)就是7500轉/分鐘。無刷電機主要優(yōu)點就是高效,穩(wěn)定,使用壽命長。電機在整個飛行系統(tǒng)中起到提供動能的作用,槳葉是將電機轉動的功率轉化為動力的裝置。在整個飛行系統(tǒng)中,槳葉主要起到提供飛行所需的動能,槳葉按材質一般可分為尼龍槳,碳纖維槳和木槳等。電調電機槳葉都是互為搭配,需根據使用場景和使用要求選型。

　　目前的開源飛控系統(tǒng)在軟件、人工智能以及云應用方面進行革新。有高精度定位、集群飛行、圖像識別、自主避障、自動跟蹤飛行等高級飛行功能,向機器視覺、集群化、開發(fā)過程平臺化的方向發(fā)展。

　　開源飛控的發(fā)展集合了數百上千個優(yōu)秀開發(fā)者的智慧,這才能在短短的幾年時間內開發(fā)出功能如此強大的產品,雖然往后開源飛控會以不同的方式發(fā)展,但是我相信會有更好的明天在等待著我們去探索,這是許許多多飛控愛好者們的共同愿景。在人工智能技術、圖像識別技術飛快發(fā)展的今天,開源飛控也會緊跟步伐向更智能的時代發(fā)展。有所期待,有所熱愛。

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