技术标签: 无人机-苍穹四轴
摘自:https://mp.weixin.qq.com/s/P1EVjYiZ_bS_Mmm9EyEX3g
原创 CJKK 苍穹四轴DIY 2020-02-12
上节教程使用Dronekit编写了第一个脚本,运行并读取飞控当前状态参数,详细请参考 《树莓派安装Dronekit及读取飞控数据》。有同学留言不太清楚每行脚本的意思,这节有必要先做个注释补充解释一下:
# 飞控软件版本
print "Autopilot Firmware version: %s" % vehicle.version
# 全球定位信息(经纬度,高度相对于平均海平面)
print "Global Location: %s" % vehicle.location.global_frame
# 全球定位信息(经纬度,高度相对于home点)
print "Global Location (relative altitude): %s" % vehicle.location.global_relative_frame
# 相对home点的位置信息(向北、向东、向下);解锁之前返回None
print "Local Location: %s" % vehicle.location.local_frame
# 无人机朝向(欧拉角:roll,pitch,yaw,单位为rad,范围-π到+π)
print "Attitude: %s" % vehicle.attitude
# 三维速度(m/s)
print "Velocity: %s" % vehicle.velocity
# GPS信息
print "GPS: %s" % vehicle.gps_0
# 地速(m/s)
print "Groundspeed: %s" % vehicle.groundspeed
# 空速(m/s)
print "Airspeed: %s" % vehicle.airspeed
# 云台信息(得到的为当前目标的roll, pitch, yaw,而非测量值。单位为度)
print "Gimbal status: %s" % vehicle.gimbal
# 电池信息
print "Battery: %s" % vehicle.battery
# EKF(拓展卡曼滤波器)状态
print "EKF OK?: %s" % vehicle.ekf_ok
# 超声波或激光雷达传感器状态
print "Rangefinder: %s" % vehicle.rangefinder
# 无人机朝向(度)
print "Heading: %s" % vehicle.heading
# 是否可以解锁
print "Is Armable?: %s" % vehicle.is_armable
# 系统状态
print "System status: %s" % vehicle.system_status.state
# 当前飞行模式
print "Mode: %s" % vehicle.mode.name
# 解锁状态
print "Armed: %s" % vehicle.armed
设置属性
少数的属性变量可以被设置,通过设置这些属性变量,可以控制无人机的运行状态。可设置的属性变量如下:
Vehicle.home_location
Vehicle.gimbal
Vehicle.airspeed
Vehicle.groundspeed
Vehicle.mode
Vehicle.armed
vehicle.disarmed
设置示例:
1.锁定无人机:
vehicle.disarmed = False
2.切换到GUIDED模式:
vehicle.mode = VehicleMode("GUIDED")
3.设置航点模式下,无人机飞行的地速为3.2m/s(注意:读、写groundspeed的意义不同)
vehicle.groundspeed = 3.2
读取参数
参数以字典(dictionary)的形式,存储在vehicle.parameters变量中。具体参数的名称即为相应的键值(key)。
例如,在屏幕上显示THR_MIN参数(THR_MIN代表油门处于最低时的电机怠速,以PWM值表示):
print "Param: %s" % vehicle.parameters['THR_MIN']
显示全部参数:
print "\nPrint all parameters (iterate `vehicle.parameters`):"
for key, value in vehicle.parameters.iteritems():
print " Key:%s Value:%s" % (key,value)
设置参数
使用读取参数类似的方法,即可设置参数:
vehicle.parameters['THR_MIN']=100
以上只是截取了部分使用较多的知识点进行介绍,大家可以到官网查看详细的Dronekit教程。
下面我们根据官方示例编写一个程序,展示如何连接到无人机,控制无人机解锁后升空到10m,依次朝两个方向飞行30s,最后返回出发点并降落。
笔记本端通过ssh命令连接树莓派,在test文件夹下,新建example1.py文件:
cd test
touch example1.py
可以输入 ls 命令,查看是否新建好这个文件,如下所示:
2.用 vim编辑文件:
sudo vim example1.py
将以下代码复制到文件中,中文注释也可一并复制:
#!/usr/bin/envpython
# -*- coding: utf-8-*-
"""
Copyright2015-2016, 3D Robotics.
simple_goto.py:GUIDED mode "simple goto" example (Copter Only)
Demonstrates how toarm and takeoff in Copter and how to navigate to points usingVehicle.simple_goto.
"""
from __future__import print_function
import time
from dronekitimport connect, VehicleMode, LocationGlobalRelative
# 改为当前连接的pixhawk飞控的端口
connection_string ='/dev/ttyUSB0'
print('Connectingto vehicle on: %s' % connection_string)
# connect函数将会返回一个Vehicle类型的对象,即此处的vehicle
# 即可认为是无人机的主体,通过vehicle对象,我们可以直接控制无人机
vehicle =connect(connection_string, wait_ready=True,baud=921600)
# 定义arm_and_takeoff函数,使无人机解锁并起飞到目标高度
# 参数aTargetAltitude即为目标高度,单位为米
defarm_and_takeoff(aTargetAltitude):
# 进行起飞前检查
print("Basic pre-armchecks")
# vehicle.is_armable会检查飞控是否启动完成、有无GPS fix、卡曼滤波器
# 是否初始化完毕。若以上检查通过,则会返回True
while not vehicle.is_armable:
print(" Waiting for vehicle toinitialise...")
time.sleep(1)
# 解锁无人机(电机将开始旋转)
print("Arming motors")
# 将无人机的飞行模式切换成"GUIDED"(一般建议在GUIDED模式下控制无人机)
vehicle.mode =VehicleMode("GUIDED")
# 通过设置vehicle.armed状态变量为True,解锁无人机
vehicle.armed = True
# 在无人机起飞之前,确认电机已经解锁
while not vehicle.armed:
print(" Waiting forarming...")
time.sleep(1)
# 发送起飞指令
print("Taking off!")
# simple_takeoff将发送指令,使无人机起飞并上升到目标高度
vehicle.simple_takeoff(aTargetAltitude)
# 在无人机上升到目标高度之前,阻塞程序
while True:
print(" Altitude: ",vehicle.location.global_relative_frame.alt)
# 当高度上升到目标高度的0.95倍时,即认为达到了目标高度,退出循环
#vehicle.location.global_relative_frame.alt为相对于home点的高度
if vehicle.location.global_relative_frame.alt>= aTargetAltitude * 0.95:
print("Reached targetaltitude")
break
# 等待1s
time.sleep(1)
# 调用上面声明的arm_and_takeoff函数,目标高度10m
arm_and_takeoff(10)
# 设置在运动时,默认的空速为3m/s
print("Setdefault/target airspeed to 3")
# vehicle.airspeed变量可读可写,且读、写时的含义不同。
# 读取时,为无人机的当前空速;写入时,设定无人机在执行航点任务时的默认速度
vehicle.airspeed =3
# 发送指令,让无人机前往第一个航点
print("Goingtowards first point for 30 seconds ...")
#LocationGlobalRelative是一个类,它由经纬度(WGS84)和相对于home点的高度组成
# 这条语句将创建一个位于南纬35.361354,东经149.165218,相对home点高20m的位置 .注意:如要实际测试,此处的经纬度需要改成你当前测试位置的经纬度,不然飞机飞跑了!!!
point1 =LocationGlobalRelative(-35.361354, 149.165218, 20)
# simple_goto函数将位置发送给无人机,生成一个目标航点
vehicle.simple_goto(point1)
# simple_goto函数只发送指令,不判断有没有到达目标航点
# 它可以被其他后续指令打断,此处延时30s,即让无人机朝向point1飞行30s
time.sleep(30)
# 发送指令,让无人机前往第二个航点
print("Goingtowards second point for 30 seconds (groundspeed set to 10 m/s) ...")
# 与之前类似,这条语句创建了另一个相对home高20m的点。 注意:同理,如要实际测试,此处的经纬度也需要改成你当前测试位置的经纬度!!!
point2 =LocationGlobalRelative(-35.363244, 149.168801, 20)
# simple_goto将目标航点发送给无人机,groundspeed=10设置飞行时的地速为10m/s
vehicle.simple_goto(point2,groundspeed=10)
# 与之前一样,延时30s
time.sleep(30)
# 发送"返航"指令
print("Returningto Launch")
# 返航,只需将无人机的飞行模式切换成"RTL(Return to Launch)"
# 无人机会自动返回home点的正上方,之后自动降落
vehicle.mode =VehicleMode("RTL")
# 退出之前,清除vehicle对象
print("Closevehicle object")
vehicle.close()
以上代码编辑保存好以后,执行 python example1.py很大程度上是无法正常运行的,主要有以下几个原因:
如果是在室内,GPS无法定位,也就无法切换到Guided模式(引导),起飞前的自检是不能通过的,就像如下这个样子,会一直等待解锁:
结束进程请使用 CTRL+C。
2.注意:如果要在室外测试,请务必修改航点1和航点2的经纬度数据,示例里面的经纬度在堪培拉,否则飞机一去不复返。。。
做到这里肯定有同学会问:既然在室内又不能测试,那怎么知道执行效果如何?无人机执行动作是否和设计的初衷一致?怎样安全的验证代码的正确性?要解决这些实际问题,就需要用到SITL在环仿真。下节教程我们就介绍这些内容。
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