多旋翼无人机入门第一章硬件架构(下)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了多旋翼无人机入门第一章硬件架构(下)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

本篇主要讲解飞控,遥控装置,GPS模块,任务设备,数据链路,上位机(机载电脑)

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1.飞控:

包括陀螺仪、加速度计、电路控制板、各外设接口。

大家可能都听说过px4,pixhawk,apm等词,但是无法进行一个严格的区分,在这里我就跟大家详细说明一下。

飞控硬件平台:

PIXHAWK飞控是开源硬件架构,全世界很多公司出品了基Pixhawk的飞控产品。他们都有共同的硬件架构和相同的连接方式、输出接口及功能,仅仅是具体形式不同而已,例如接口的位置不同、外壳不同等等,常见有pixhawk系列(常见holybro pixhawk2.4.8 ,holybro Pixhawk4,holybro Pixhawk 4 mini),雷迅系列(CUVAV5, CUVA V5+, CUVA V5 nano,),其他产品可在PX4官网查询:https://docs.px4.io/main/zh/flight_controller/

此外还有其他独立硬件品牌,如dji的naza系列(因官方文档完善,此处不在赘述);cc3d系列。

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飞控软件平台(固件):PX4,APM(ArduPilot)

APM固件专为Arduupilot开发的固件,现也用于PIXHAWK。有ArduCopter社区支撑、开放,功能全、迭代升级快,适合直接用。由于有较多的历史兼容性需求,软件代码体系相对杂乱,还封装了PX4的内核,学习起来困难些,目前的新设备中已较少使用。

PX4固件专为PIXHAWK硬件架构开发的固件。相对封闭,代码体系相对简单清晰,社区相对小,迭代慢一些,但因为相对清晰,适合学习研究。

地面站:

PX4地面控制站

被称为QGroundControl,(简称QGC)是PX4自驾系统不可分割的一部分,可以运行在Windows,OS X或Linux等多个平台。可以将PX4固件烧写到硬件,设置机器,改变不同的参数,获得实时航班信息,创建和执行完全自主的任务。

这里给出QGC官网下载地址https://docs.qgroundcontrol.com/master/en/getting_started/download_and_install.html

APM地面控制站

被称为Mission Planner,(简称MP)是APM自驾系统不可分割的一部分。可以将APM固件烧写到硬件,设置机器,改变不同的参数,获得实时航班信息,创建和执行完全自主的任务。

随着APM飞控软件的快速发展,AVR的板子性能已经不能满足需求,所以只能逐步移植到Pixhawk的硬件架构上来进行开发。所以,APM自驾仪软件也就兼容PIXHAWK飞控硬件了。

这里给出misson planner官网下载地址https://firmware.ardupilot.org/Tools/MissionPlanner/

PS:Pixhawk2.4.8开发常用地面站为misson planer,之后版本的常用为QGC(QGroundControl)。

APM和PX4是两款不同开源飞控固件,均可以跑在Pixhawk这款硬件板上。

总结:PIXHAWK飞控是硬件平台,PX4和APM都是开源固件,均可以烧写到PIXHAWK飞控中。

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2.遥控装置:

包括遥控器和接收机,接收机装在无人机上。在第一次使用前接收机需要与遥控器对频。一般按照通道数将遥控器分成六通道、八通道、十四通道遥控器等。常见品牌有乐迪系列(AT9S,AT10),天地飞系列。

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3.GPS模块:

测量多旋翼无人机当前的经纬度、高度、航迹方向、地速等信息。一般在GPS模块中还会包含地磁罗盘(三轴磁力计):测量飞机当前的航向。

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4. 任务设备:

目前最多的就是云台,常用的有两轴云台和三轴云台;云台作为相机或摄像机的增稳设备,提供两个方向或三个方向的稳定控制。云台可以和控制电机的集成在一个遥控器中,也可以单独的遥控器控制。此外还有抓钩机械臂等载荷设备。

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5. 数据链路:

数据链路包括数传和图传。数传就是数字传输,数传终端和地面控制站(笔记本或手机等数据终端),接受来自飞控系统的数据信息,即将飞控从USB线连接到电脑变为无线连接,使地面在飞机飞行过程中也能看到各种传感器及飞行数据。图传就是图像传输,接受机载相机或摄像机拍摄的图像,并传回地面接收机,接收机有带屏显和不带屏显两种,不带屏显的也可使用usb连接到手机通过专用软件将手机作为监看器。一般延迟在几十毫秒,目前也有高清数字图传,传输速率和清晰度都有很大提高。

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6. 机载电脑(非必须,自动驾驶用)

我们只有小脑是不够的,还要有大脑,这样才可以进行思考——如无人机的目标检测,自主避障等,但是单片机的计算能力明显不够,所以我们一般是在无人机上安装一个电脑来实现决策。目前主流机载电脑主要为Intel的NUC系列和Nvidia的Jetson系列。NUC系列目前为X86架构,Jetson系列多为Arm架构。

NUC官网:https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/products/details/nuc.html

Jetson官网:https://www.nvidia.cn/autonomous-machines/

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7.软件整体架构

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下一篇我们将讲解无人机的组装

参考文献

  1. PX4官网:https://docs.px4.io/main/zh/

  1. 知乎ArduPilot与Pixhawk什么关系?https://zhuanlan.zhihu.com/p/109639638

  1. 【无人机】PIXHAWK、PX4、APM区别http://t.csdn.cn/eggia

  1. 听风南巷博客:http://t.csdn.cn/YQJcB

  1. 翎航智能科技工作室培训教材文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-652945.html

到了这里,关于多旋翼无人机入门第一章硬件架构(下)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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