精确着陆

PX4 支持精确着陆,用于 多旋翼机 (从 PX4 v1.7.4)使用 红外锁定传感器红外信标(例如 红外锁定 MarkOne)和一个向下的测距传感器。这样就能以大约 10 厘米的精度着陆(相比之下,全球定位系统的精度可能高达数米)。

精确着陆可通过输入 精准土地 飞行模式,或作为 使命.

设置

硬件设置

按照以下步骤安装红外锁定传感器 官方指南.确保传感器的 x 轴与载具的 y 轴对齐,传感器的 y 轴与载具的 -x 方向对齐(如果摄像机从正前方向下倾斜 90 度,就会出现这种情况)。

安装一个 测距/距离传感器 (该 激光雷达之光 v3 发现效果很好)。

许多基于红外线的测距传感器在 IR-LOCK 信标存在的情况下性能不佳。有关其他兼容传感器,请参阅 IR-LOCK 指南。

固件配置

精确着陆需要模块 电锁着陆目标估算器默认情况下,PX4 固件中不包含这些参数。可以通过在飞行控制器的相关配置文件中添加(或取消注释)以下几行来包含它们(例如 Firmware/boards/px4/fmu-v5/default.cmake):

驱动程序/锁定模块/着陆目标估计器

这两个模块也应在系统启动时启动。有关说明,请参阅 自定义系统启动.

软件配置(参数)

精确着陆是通过 着陆目标估算器导航仪 这些参数分别位于"着陆目标估计器"组和"精确陆地"组。下面将讨论最重要的参数。

参数 LTEST_MODE 决定信标是静止还是移动。如果 LTEST_MODE 如果将信标测量值设置为移动(例如安装在多旋翼飞行器上),则信标测量值仅用于在精确着陆控制器中生成位置设定点。如果 LTEST_MODE 设置为静止时,载具位置估计器(EKF2 或 LPE)也会使用信标测量值。

参数 LTEST_SCALE_XLTEST_SCALE_Y 可用于对信标测量值进行缩放,然后再用于估算信标相对于载具的位置和速度。由于红外锁定传感器的镜头变形,可能需要进行测量缩放。请注意 LTEST_SCALE_XLTEST_SCALE_Y 是在传感器帧而非载具帧中考虑的。

要校准这些刻度参数,请设置 LTEST_MODE 在移动过程中,将多旋翼飞行器飞到信标上方,用飞行器做前后和左右运动,同时 伐木 目标着陆姿势载具本地位置.然后,比较 landing_target_pose.vx_rellanding_target_pose.vy_rel载具本地位置.vx载具本地位置.vy分别为 (两个测量值均为 NED 帧)。如果估计的信标速度始终小于或大于载具速度,则调整比例参数进行补偿。

如果您在进行精确着陆时观察到飞行器有缓慢的侧向摆动,并在着陆时使用 LTEST_MODE 设置为静止时,信标测量值的比例可能过高,应在相关方向上减小比例参数。

精确降落模式

精确着陆可配置为 "要求 "模式或 "机会 "模式。模式的选择会影响精确着陆的执行方式。

所需模式

所需模式 如果在着陆时看不到信标,飞行器将搜索信标。如果找到信标,飞行器将进行精确着陆。

搜索过程包括爬升到搜索高度 (PLD_SRCH_ALT).如果在搜索高度仍未看到信标,并且在搜索超时 (PLD_SRCH_TOUT则在当前位置启动正常着陆。

机会主义模式

机会主义模式 飞行器将使用精确着陆 如果 (并且只有在启动着陆时信标可见的情况下。如果信标不可见,飞行器会立即执行 正常 在当前位置着陆。

执行精确着陆

由于目前位置控制器实施的限制,只有在全球位置有效的情况下才能实现精确着陆。

通过命令

精确着陆可通过命令行界面启动,使用

指挥官模式 自动:预置

在这种情况下,精确着陆始终被认为是必要的。

任务中

精确着陆可作为以下行动的一部分启动 使命 使用 mav_cmd_nav_land参数2 适当设置:

  • 参数2 = 0:不使用信标正常着陆。
  • 参数2 = 1: 机会主义 精确着陆。
  • 参数2 = 2: 需要 精确着陆。

模拟

使用 IR-LOCK 传感器和信标的精确着陆可在以下系统中模拟 海丰国际仿真场景Gazebo.

要在包含红外锁定信标和装有测距传感器和红外锁定摄像机的载具的世界中开始模拟,请运行

make px4_sitl gazebo_iris_irlock

您可以通过在 Gazebo GUI 中移动信标或在 仿真场景Gazebo世界.

运行原则

着陆目标估算器

着陆目标估算器电锁 驾驶员以及估计的地形高度来估算信标相对于载具的位置。

测量结果 irlock_报告 包含从图像中心到信标的角度的正切值。换句话说,测量值是指向信标的矢量的 x 和 y 分量,其中 z 分量的长度为 1"1"。这意味着,将测量值按从摄像机到信标的距离缩放,就得到了从摄像机到信标的矢量。然后,利用载具的姿态估计值将该相对位置旋转到向北对齐的水平车身框架中。相对位置测量值的 x 和 y 分量在单独的卡尔曼滤波器中进行滤波,该滤波器作为简单的低通滤波器,还能产生速度估计值,并可剔除离群值。

着陆目标估算器 每当有新的相对位置和速度信息出现时 irlock_报告 将融合到估计值中。如果未看到信标或信标测量被拒绝,则不会发布任何信息。着陆目标估计值在 目标着陆姿势 uORB 信息。

增强型载具位置估计

如果使用参数 LTEST_MODE在信标测量的帮助下,可以改进载具的位置/速度估计。具体做法是将信标的速度作为载具负速度的测量值。

精确土地程序

精确着陆程序包括三个阶段:

  1. 横向方法: 飞行器在保持当前高度的情况下水平接近信标。一旦信标相对于飞行器的位置低于阈值 (PLD_HACC_RAD则进入下一阶段。如果信标在此阶段丢失(不可见时间超过 PLD_BTOUT)、启动搜索程序(在要求的精确着陆期间)或飞行器正常着陆(在机会性精确着陆期间)。

  2. 从烽火台上空下降 飞行器下降,同时保持在信标的中心位置。如果信标在这一阶段丢失(看不到信标的时间超过 PLD_BTOUT)、启动搜索程序(在要求的精确着陆期间)或飞行器正常着陆(在机会性精确着陆期间)。

  3. 最终方法: 当载具接近地面时(比 PLD_FAPPR_ALT),在下降的同时保持以信标为中心。如果信标在这一阶段丢失,则继续下降,与精确着陆的类型无关。

在 1.和 2. PLD_MAX_SRCH 次。

精确着陆流程图

© PX4 开发团队。许可证 CC BY 4.0            已更新:2024-02-13 22:49:01

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