PX4 文档教程

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外观

预防碰撞 ​

预防碰撞 可用于在载具撞上障碍物之前自动减速和停车。

多旋翼飞行器可在以下情况下启用该功能 位置模式它可以使用来自机载配套计算机的传感器数据、通过 MAVLink 连接的机载测距仪、连接到飞行控制器的测距仪或上述设备的任意组合。

如果传感器范围不够大，防碰撞功能可能会限制载具的最高速度！它还可以防止在没有传感器数据的方向上移动（例如，如果没有后方传感器数据，就无法向后飞行）。

TIP

如果高飞行速度非常重要，可考虑在不需要时禁用防撞功能。

TIP

确保您想飞的所有方向都有传感器/传感器数据（启用防碰撞功能时）。

概述 ​

预防碰撞 在 PX4 上，通过设置最小允许进场距离 (CP_DIST).

该功能需要外部系统提供障碍物信息（通过 MAVLink 障碍物距离 消息）和/或 距离传感器 连接到飞行控制器。

信息

多个传感器可用于获取物体信息并防止碰撞 围绕 载具。如果多个数据源为 一样 定向时，系统会使用报告与物体距离最小的数据。

载具会限制最大速度，以便在接近障碍物时减慢速度，并在达到允许的最小间距时停止移动。为了远离（或平行于）障碍物，用户必须命令载具向一个不会使载具更接近障碍物的设定点移动。如果确定在所请求的设定点两侧的固定范围内存在更好的设定点，算法将对设定点方向进行微调。

通过以下方式通知用户 QGroundControl 虽然 预防碰撞 主动控制速度设定点。

下一节将介绍 PX4 软件的设置。如果使用连接到飞行控制器上的距离传感器来防止碰撞，则需要按照下一节的说明进行连接和配置。 PX4 距离传感器.如果使用配套计算机提供障碍信息，请参阅 同伴设置.

PX4（软件）设置 ​

通过以下方式配置碰撞预防 设置以下参数 于 QGroundControl:

参数说明
CP_DIST设置最小允许距离（载具可以接近障碍物的最近距离）。设置为负数则禁用 预防碰撞.
>； 警告 该值是到传感器的距离，而不是到载具或螺旋桨外部的距离。请务必留出安全余量！
CP_DELAY设置传感器和速度设定点跟踪延迟。参见 延时调整参数 下图
CP_GUIDE_ANG设置角度（指令方向的两侧），如果载具在该方向上发现的障碍物较少，则可以偏离该角度。参见 引导调整 下图
CP_GO_NO_DATA设置为 1，允许载具在没有传感器覆盖的方向移动（默认为 0/）。假的).
MPC_POS_MODE设置为 0 或 3 可启用位置模式下的碰撞预防功能（默认为 4）。

算法说明 ​

所有传感器的数据都被融合到载具周围 36 个扇形区域的内部表示中，每个扇形区域都包含传感器数据和最后一次观测的时间信息，或者表示该扇形区域没有数据。当指令载具向特定方向移动时，会检查该方向半球上的所有扇区，以确定移动是否会使载具接近任何障碍物。如果会，则限制载具速度。

这种速度限制既考虑到了由...... MPC_XY_P以及 速度控制器 经由 MPC_JERK_MAX 和 MPC_ACC_HOR.限制速度的目的是使载具能够及时停止，以保持在"...... "中指定的距离。 CP_DIST.每个扇区的传感器范围也会考虑在内，并通过相同的机制限制速度。

信息

如果某个方向没有传感器数据，该方向的速度将被限制为 0（防止载具撞上看不见的物体）。如果您希望在没有传感器覆盖的方向上自由移动，可以通过设置 CP_GO_NO_DATA 至 1。

载具在跟踪速度设定点和接收外部传感器数据时的延迟，可通过 CP_DELAY 参数。应为 调整参数 特定载具。

如果与指令扇区相邻的扇区比指令扇区好很多，则所要求的输入方向可以修改，最多可修改的角度在以下公式中指定 CP_GUIDE_ANG.这有助于对用户输入进行微调，以引导载具绕过障碍物，而不是卡在障碍物上。

范围数据丢失 ​

如果自动驾驶仪在超过 0.5 秒的时间内没有从任何传感器接收到测距数据，则会输出警告信号 未收到测距数据，不允许移动.这将迫使 xy 的速度设置点为零。5 秒钟未接收到任何数据后，载具将切换到 保持模式.如果您想让载具再次移动，则需要禁用碰撞预防功能，方法是设置参数 CP_DIST 为负值，或切换到除 位置模式 （例如 高度模式 或 稳定模式).

如果您连接了多个传感器，但其中一个失去了连接，您仍然可以在报告传感器的视场 (FOV) 内飞行。故障传感器的数据将过期，该传感器覆盖的区域将被视为未覆盖区域，这意味着您将无法在该区域移动。

警告

启用时要小心 cp_goo_noo_data=1，允许飞行器在传感器覆盖的区域外飞行。如果您与多个传感器中的一个失去连接，故障传感器所覆盖的区域也会被视为未覆盖区域，您可以不受任何限制地在该区域内移动。

CP_DELAY 延迟调整参数 ​

应考虑到两个主要的延迟来源： 传感器延迟载具 速度设定点跟踪延迟.这两个延迟源都通过 CP_DELAY 参数。

传感器延迟 对于直接连接到飞行控制器的距离传感器，可以假定其延迟时间为 0。

载具 速度设定点跟踪延迟 可以通过在 位置模式然后发出停止指令。实际速度与速度设定点之间的延迟可以通过日志进行测量。跟踪延迟一般在 0.1 至 0.5 秒之间，具体取决于载具大小和调校。

TIP

如果车速在接近障碍物时出现波动（即减速、加速、减速），则延迟时间设置过高。

CP_GUIDE_ANG 导向调整 ​

根据载具、环境类型和驾驶仪技能的不同，可能需要不同的引导量。设置 CP_GUIDE_ANG 参数设置为 0 时，将禁用制导功能，使飞行器只能按指令方向飞行。增加该参数可让飞行器选择最佳方向避开障碍物，从而更容易飞过狭小的空隙，并在绕过物体时精确保持最小距离。

如果该参数过小，载具在靠近障碍物时可能会有'卡住'的感觉，因为只允许以最小距离远离障碍物。如果该参数过大，载具可能会感觉像在操作员未指示的方向上滑离障碍物。根据测试，30 度是一个很好的平衡点，不过不同的载具可能会有不同的要求。

信息

在没有传感器数据的情况下，制导功能绝不会引导载具前进。如果载具在只有一个距离传感器指向前方的情况下感到'卡住'，这很可能是因为缺乏信息导致制导功能无法安全地调整方向。

PX4 距离传感器 ​

兰宝 PSK-CM8JL65-CC5 ​

在撰写本文时，PX4 允许您使用 兰宝 PSK-CM8JL65-CC5 红外距离传感器用于防止碰撞，开箱即用，只需最少的额外配置：

LightWare 激光雷达 SF45 旋转激光雷达 ​

PX4 v1.14（及更高版本）支持 LightWare 激光雷达 SF45 旋转激光雷达可提供 320 度传感。

SF45 必须通过 UART/串行端口连接，并按下文所述进行配置（除了 UART/串行端口外，还必须有一个串行端口）。 防碰撞设置).

LightWare Studio 配置：

  • 在 LightWare Studio 应用程序中启用扫描，设置扫描角度，并将波特率改为 921600.

PX4 配置：

在 QGroundControl 中，您应该看到一个 障碍物距离 消息中的 MAVLink 控制台 如果防碰撞功能配置正确并处于激活状态。

QGC 中的障碍物覆盖图将如下所示：

sf45

测距仪支持 ​

也可启用其他传感器，但这需要修改驱动程序代码，以设置传感器的方向和视野。

  • 在特定端口上连接并配置距离传感器（请参阅 传感器专用文档) 并使用 CP_DIST.
  • 修改驱动程序以设置方向。应通过模仿 sens_cm8jl65_r_0 参数（不过您也可以在传感器的 module.yaml 文件改成如下内容 sf0x start -d ${SERIAL_DEV} -R 25 - 其中 25 相当于 朝下旋转).
  • 修改驱动程序以设置 视野 在距离传感器 UORB 主题 (距离传感器_s.h_fov).

TIP

您可以从 专题公关.请将您的修改意见反馈给我们！

同伴设置 ​

如果使用配套计算机或外部传感器，则需要提供一个 障碍物距离 信息，其中应反映出检测到障碍的时间和地点。

信息的最小传输速率 必须 发送的速度取决于车速--速度越快，载具对检测到的障碍物做出反应的时间就越长。

信息

对该系统的初步测试使用了一辆速度为 4 米/秒的载具，该载具在行驶过程中会出现以下问题 障碍物距离 以 10 Hz（视觉系统支持的最大速率）的频率发送信息。该系统可以在更高的速度和更低的距离更新频率下正常工作。

经过测试的配套软件是 本地计划 从 PX4/PX4-Avoidance repo.有关硬件和软件设置的更多信息，请参阅 PX4/PX4-Avoidance > 在硬件上运行.

硬件和软件的设置应符合《指南》中的描述。 PX4/PX4-Avoidance repo.为了发射 障碍物距离 您必须使用 rqt_reconfigure 工具，并设置参数 发送障碍物 为 true。

仿真场景Gazebo设置 ​

预防碰撞 也可以使用 Gazebo 进行测试。查看 PX4/PX4-Avoidance 获取设置说明。