本文首先对装机过程中易出现的问题进行了简单的总结;其次详细介绍了配置和调优的一般流程;最后列出飞行前检查清单以及常见Pre-Arm故障的解决办法。本文为无人机调试提供了系统性的操作指南,强调了若干注意事项和参数设置,是无人机技术人员实用的参考资料。
目录
1 装机注意事项
1.1 飞控
1.1.1 安装
1.1.2 朝向配置
1.2 外设接线及串口映射
1.3 电机电调
1.4 GPS+磁力计模块
2 配置
2.1 刷固件
2.2 机架类型
2.3 加速度计校准
2.4 指南针校准
2.5 遥控器校准
2.6 配置飞行模式
2.7 电调校准
2.8 配置电机相关参数
2.9 故障保护
3 调优(可选)
3.1 飞机初始参数设置
4 飞行前检查
4.1 飞行器
4.2 地面设备
4.3 准备飞行
5 常见Pre-Arm故障原因及解决方法
1 装机注意事项
1.1 飞控
1.1.1 安装
- 安装飞控时一般将飞控上的白色箭头对准机头(标准方向),并且应该通过减震板或减震泡沫来固定到机体上。如果飞控内部自带减震部件(如雷迅V6X),则可以直接固定。
- 飞控应该放置在靠近机体重心的位置(一般来说,是车辆中间几厘米的范围内,并与电机齐平)。 将飞控准确地放置在中间并不必要,但越近越好(还没有发现飞控远离重心会出现问题)。 如果飞控实在不能放置在机体中心,则可以设置IMU位置偏移参数,可以略微改善性能。
1.1.2 朝向配置
如果不便于将飞控箭头对准机头(标准方向),通过配置AHRS_ORIENTATION参数,可以安装在超过30个其他可能的方向。
- 对于Roll值,正值表示向右滚动(即“Roll90”表示电路板向右滚动90度,因此白色箭头仍然指向前方,但电路板位于其右侧边缘)。
- 对于Pitch值,正数表示后仰(即“Pitch90”表示板的鼻子向上倾斜90度,因此箭头直接指向上方)
- 对于YAW值,正数表示电路板的前端顺时针旋转(即“偏航90”表示电路板旋转,因此白色箭头指向右侧)。
1.2 外设接线及串口映射
常见外设包括遥控接收机、卫星接收机(GPS)、电调、磁力计、图传、数传、云台、相机等。
接线方面需要注意的一般就是设备的TX、RX要与飞控的TX、RX反接(也就是TX接RX),以及共地。
另外经常会涉及到串口映射的设置,在这里简单说明一下(以CUAV v5nano举例):
飞控上有很多接口标识,比如I2C2、UART4、SBUS/RSSI、TELEM1等,飞控出厂前串口都映射好了,一般来说按照这个标识插入对应的设备就可以直接使用;
如果我们想在某个端口插入别的设备,比如在TELEM2口插入NMEA协议的卫星接收机(GPS),那么我们就要对该口进行配置,打开MP,找到串口栏(这一栏只有在1.3.81版本及以上才会有,旧版本去参数列表找):
你会发现没有TELEM2,我们需要找到标识与SERIAL的对应关系,这个关系在Ardupilot官网或者飞控说明书上有说明(有的厂家没有说明),PX4和Ardupilot的对应关系是不一样的。
然后在MP中对SERIAL2进行修改即可。
1.3 电机电调
安装好电机电调后,要测试电机转向以及顺序是否正确。
插上电池,使用USB线连接到飞控,打开MP,找到‘电机测试’,在油门值一栏输入油门百分比,然后点击,‘Test all in sequence’。 输入的油门值应该是循序渐进的,一开始可以设置为3,慢慢增加,直至所有电机都可以正常旋转。记住此时你设置的油门值,后面调试要用。
如果某个电机旋转方向和上图不一致,电机电调之间随意互换两根线连接即可修改转向(如果是四合一蓝鸟固件的电调,可以通过Esc-Configurator网页在线修改电机转向);如果电机旋转顺序不对,请检查电调信号线是否连接正确。
1.4 GPS+磁力计模块
一般购买的消费级GPS模块都带有磁力计。Ardupilot最多支持同时安装2个GPS,模块尽量安装在远离金属的地方,并且尽可能将电源线和地线双绞,以减轻电磁干扰。
2 配置
Mission Planner和QGroundControl都适用于Ardupilot和PX4,这两个地面站各有优劣,MP地面站功能多,调试方便,兼容性好,但是UI丑,没有手机APP;QGC地面站UI漂亮,主流操作系统都有软件,外场测试用手机比较方便,但是我亲身体验下来,发现罗盘校准功能总出问题(经常识别不到外部罗盘,内外罗盘识别不准确,开始校准罗盘后进度条不动),所以对于Ardupilot固件,调试阶段推荐使用MP,外场飞行推荐用QGC,把手机放到遥控器手机支架特别方便。
2.1 刷固件
新买的飞控默认固件一般都不是自己需要的,需要重新刷固件。
用USB线连接飞控(地面站不连接),点击对应飞机构型,选择飞控型号,上传固件即可。
2.2 机架类型
设置飞机类型,机架类型。
2.3 加速度计校准
如果飞控安装在非标准方向(即箭头未指向前方),则在进行加速度计校准之前,请确保AHRS_ORIENTATION设置正确(见本文1.1.2)。
如果你的飞机比较大或重,那么建议在装上飞机之前对飞控进行加速度计校准,装上飞机后,简单校准水平即可。
2.4 指南针校准
拔掉、更换罗盘后,需要点’Romove Missing‘以移除拔掉的罗盘,点击右上方箭头可以调整罗盘的顺序;勾选完要使用的罗盘后重启,然后校准就可以了。磁力计校准要远离金属。
2.5 遥控器校准
确保电池没有连接,因为校准过程中可能意外解锁飞机。
首先移动遥控器的Roll、Pitch、Throttle和Yaw杆,确保下图中的绿色条向正确的方向移动!
- 对于Roll、Throttle和Yaw通道,绿色条与遥控器摇杆的移动方向应该相同。
- 对于Pitch通道,二者应该是相反的。
如果某个通道移动方向不正确,请将遥控器该通道输出反转,具体方法请参考遥控器说明书。
点击‘校准遥控’,按提示操作即可。
2.6 配置飞行模式
所有飞行模式的说明参考官网。常用的飞行模式为Stabilize、Altitude Hold、Loiter。
目视飞行建议开简单或超简单模式。
2.7 电调校准
进行电调校准必须拆除桨叶,且飞控没有通过USB连接电脑!
首先选择你使用的电调类型:
大多数ESC需要校准,以便它们知道飞控将发送的最小和最大PWM值。如果你使用的是数字协议的电调,比如DShot、CAN协议,那么不需要进行ESC校准。
一次性校准步骤如下:
- 飞机不上电,打开遥控器,油门杆推到最高。
- 插上电池,飞控的红、黄、蓝LED灯周期性闪烁。这说明下次上电时,飞控会进入ESC校准模式。
- 遥控器油门杆保持不动,拔掉电池,然后重新插上电池。
- 飞控启动后,电机会一直嘀嘀嘀响,然后把油门杆拉到最低,电调发出一声长音,表示完成电调校准。
校准完成后进行测试:
- 确保飞行模式为Stabilize,然后解锁。
- 给少量油门。 所有电机都应该以相同的速度旋转,并且应该同时启动。如果所有的电机不能同时启动并以相同的速度旋转,则ESC仍然没有正确校准。
- 上锁。
如果校准之后,依然存在所有电机不能同步启动的问题,请重新校准。如果问题依旧,尝试逐个校准电调、升级固件,或更换固件。
2.8 配置电机相关参数
在此之前,需要先完成电调校准。
大多数ESC在低油门值有一个死区。 这一步介绍如何测试死区的大小,然后设置合适的解锁油门值(解锁但不飞行时,默认的油门值)、最小油门值(飞行时的最低油门值)。
测量油门死区:
- 连接电池,打开‘可选硬件’的‘电机测试’界面。
- 由低到高输入油门值,直到所有电机可以旋转。例如油门为15%时,所有电机刚好可以全部旋转,那么死区即为15%。
配置相关参数:
- MOT_SPIN_ARM =(死区+ 2%)/ 100。 假如死区为15%,则将MOT_SPIN_ARM设置为0.17(即(15 + 2)/ 100)。
- MOT_SPIN_MIN = MOT_SPIN_ARM + 0.03
2.9 故障保护
我们需要配置的故障保护一般有遥控器故障保护、电池故障保护、地面站故障保护。
电池和地面站故障保护一般是不开的,故障动作配置为‘None’即可。
遥控器(电台)故障保护需要根据不同的环境配置:
- 室外:建议配置为‘Enabled always SmartRTL or RTL’(记录飞行路径,并对其裁剪简化,然后循迹返航,具有一定避障功能)或者‘Enabled always RTL’。
- 室内:建议配置为‘Enabled always Land’。
3 调优(可选)
一般情况下,完成前两个部分后,你的飞行器已经可以飞得比较好了。如果追求更稳定的飞行性能和更好的操控手感,可以参考本节内容设置。
3.1 飞机初始参数设置
待更新。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
4 飞行前检查
4.1 飞行器
- 确保机体和起落架没有损坏;
- 确保螺旋桨正反桨安装正确,无损坏且固定牢靠;
- 确保电机转动顺畅,无异物无损坏,固定牢靠;
- 确保飞控、遥控接收机、卫星接收机、数传、图传、电池等硬件固定牢靠。
4.2 地面设备
- 笔记本电脑或者手机电量充足,打开MP或QGC地面站,选择对应端口和波特率后能正确连接;
- 遥控器电量充足,开启了所需要的高频头,选择了正确的飞机模型,油门处于最低位;
4.3 准备飞行
- 朝各个方向转动飞行器,确保飞行器对Roll、Pitch、Yaw的响应正确;
- 打开地面站遥控器界面,观察各个通道PWM值是否稳定,确保遥控器没有损坏!(重要!)
- 确保故障保护设置正确。
5 常见Pre-Arm以及飞行过程中故障原因及解决方法
此部分摘自Ardupilot官网。
信息 | 原因 | 解决方法 |
---|---|---|
3D Accel calibration needed | 没做加速度计校准 | 打开QGC或MP进行加速度计校准 |
Accels calibrated requires reboot | 飞控做完加速度计校准后必须重启 | 物理或软件重启飞控 (MP:'初始设置'→'必要设置'→'指南针'→‘reboot’。 QGC:‘Vehicle Setup’→'参数'→‘工具’→‘重启飞行器’) |
Accels inconsistent | 两个加速度计不一致 | 重新校准加速度计,并等待一小会让IMU升温。如果报错依旧,更换飞控 |
ADSB out of memory | 飞控内存不足 | 禁用一些功能或更换更高性能的飞控 |
Accels not healthy | 至少一个加速度计没有提供数据 | 重启飞控,若问题依旧,更换飞控 |
AHRS: waiting for home | GPS未定位 | 如果在室内,请到室外;确保做好了加速度计和罗盘校准,并将GPS远离干扰源,比如图传天线等。 |
Battery below minimum arming capacity | 电池容量低于BATT_ARM_MAH设定值 | 更换电池或调整BATT_ARM_MAH(飞机解锁所需要的电池容量,设置为0表示允许以任何容量解锁飞机) |
Battery below minimum arming voltage | 电池电压低于BATT_ARM_VOLT设定值 | 更换电池或调整BATT_ARM_VOLT(飞机解锁所需要的电池电压,设置为0表示允许以任何电压解锁飞机) |
Battery unhealthy | 电压电流计没有提供数据 | 检查电压电流计线路连接和配置(参考品牌官网教程) |
Board (Xv) out of range 4.3-5.8v | 板子电压低于BRD_VBUS_MIN或太高 | 如果是用USB供电,请插上电池用电压电流计供电或者更换USB线 |
Check FS_THR_VALUE | 遥控器故障保护油门值与RC3_MIN太接近 | FS_THR_VALUE至少比RC3_MIN小10 |
Can’t check rally without position | EKF还没有位置估计 | 等待或移至GPS信号更好的位置 |
Check fence | 围栏功能初始化失败 | 重启飞行器 |
Check mag field (xy diff:x>875) | 罗盘水平磁场强度过大或过小 | ①移动飞行器,使其远离环境当中的金属;②改变罗盘安装位置,使其远离金属;③重新校准罗盘,禁用内部罗盘 |
Check mag field (z diff:x>875) | 罗盘垂直磁场强度过大或过小 | 同上 |
Check mag field: x, max y, min z | 罗盘磁场强度过大或过小 | 同上 |
Compass calibrated requires reboot | 校准完罗盘没有重启飞行器 | 重启飞行器 |
Compass calibration running | 正在校准罗盘 | 校准完罗盘或者取消校准 |
Compass not healthy | 至少有一个罗盘没有提供数据 | 检查罗盘连线和配置 |
Compass offsets too high | 罗盘偏移参数太大 | 改变罗盘安装位置,使其远离金属,并重新校准罗盘。禁用内部罗盘。增加COMPASS_OFFS_MAX |
Compasses inconsistent | 两个罗盘的安装角度或场强不一致 | 检查罗盘方向(例如COMPASS_ORIENT)。将罗盘从机架中的金属移开。重新校准罗盘。禁用内部罗盘。 |
EKF attitude is bad | EKF没有很好的姿态估计 | 等待EKF姿态稳定。重启飞控或更换飞控 |
EKF3 Roll/Pitch inconsistent by x degs | 滚转或俯仰倾斜角估计值不一致 | 通常是由于EKF3没有得到足够好的GPS精度,但也可能是由于其他传感器产生错误。去户外,等待或重启飞控。 |
EKF3 waiting for GPS config data | 自动GPS配置尚未完成 | 检查GPS连接和配置,特别是如果使用DroneCAN GPS |
EKF3 Yaw inconsistent by x degs | 偏航角估计值不一致 | 等待或重启飞控 |
EKF3 IMU0 MAG0 ground mag anomaly, yaw re-aligned | 可能是磁力计收到严重的干扰 | 改变磁力计安装位置,远离电源线和金属等磁场干扰源 |
GPS and AHRS differ by Xm | GPS和EKF位置相差至少10米 | 等待GPS质量改善。将车辆移至天空视野清晰的位置。将GPS放置在远离射频干扰的位置 |
GPS blending unhealthy | 至少有一个GPS没有提供良好的数据 | 将车辆移至天空视野清晰的位置。减少射频干扰源。检查GPS混合配置 |
GPS positions differ by Xm | 两个GPS报告的位置相差50米或更多 | 等待GPS质量改善。将车辆移至天空视野清晰的位置。将GPS放置在远离射频干扰的位置 |
GPS x still configuring this GPS | 自动GPS配置尚未完成 | 等待配置完成。检查GPS连接和配置,特别是如果使用DroneCAN GPS |
GPS x: Bad fix | GPS定位效果差 | 等待GPS质量改善。将车辆移至天空视野清晰的位置。将GPS放置在远离射频干扰的位置 |
GPS x: not healthy | GPS没有提供数据 | 检查GPS连线和配置 |
GPS x: primary but TYPE 0 | 尚未配置主GPS | 检查GPS_PRIMARY并确认相应的GPS1_TYPE或GPS2_TYPE与所使用的GPS类型匹配 |
GPS x: was not found | 没有检测到GPS,GPS断开连接或配置不正确 | 检查GPS连线和配置 |
GPSx yaw not available | 配置了GPS测向,但不工作 | 转移到GPS信号更好的地方。检查GPS测向配置(参考产品教程,例如CUAV C-RTK2 HP) |
GPS glitching | GPS定位不稳定 | 等待定位效果改善;如果在室内,就到外面去。消除可能干扰GPS的射频源 |
Gyros inconsistent | 两个陀螺仪不一致至少5度/秒 | 重启飞行器,保持静止 |
Gyros not calibrated | 陀螺仪校准在启动时正常运行失败 | 重启飞行器,保持车辆静止,直到陀螺仪校准完成 |
Gyros not healthy | 至少有一个陀螺仪没有提供数据 | 重启飞控;若故障依旧,更换飞控 |
Hardware safety switch | 硬件安全开关未按下 | 按下安全开关或 通过将BRD_SAFETY_DEFLT设置为0并重新启动自动驾驶仪来禁用 |
Internal errors 0x%x l:%u %s | 发生内部错误(如果修改过源码,通常是代码有问题) | 重启飞控 |
Main loop slow (xHz < 400Hz) | 飞控的CPU超载了 | 看看这个错误是不是暂时的。禁用功能或更换为更高性能的飞控。降低SCHED_LOOP_RATE |
Param storage failed | EEPROM硬件故障 | 检查供电或更换飞控 |
parameter storage full | EEPROM存储已满 | 保存参数。重置为默认值。载入保存的参数。 |
Pitch radio max too low | RC俯仰通道最大值低于1700 | 重新校准遥控器 |
Pitch radio min too high | RC俯仰通道最小值高于1300 | 重新校准遥控器 |
Scripting: xxx failed to start | 飞控内存不足或Lua脚本配置错误 | 详见Lua Scripts |
Need Position Estimate | EKF没有位置估计 | 等待定位效果改善;如果在室内,就到外面去。确保罗盘和加速度计校准已完成。消除可能干扰GPS的射频源 |
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