mirror of
https://gitee.com/mirrors_PX4/PX4-Autopilot.git
synced 2026-04-14 10:07:39 +08:00
214 lines
23 KiB
Markdown
214 lines
23 KiB
Markdown
# Точна посадка
|
||
|
||
PX4 підтримує точне приземлення для _Multicopters_ на стаціонарних або рухомих цілях.
|
||
Ціль може бути надана вбудованим ІЧ-датчиком та приземленням, або зовнішньою системою позиціонування.
|
||
|
||
Пристрій для точного приземлення може бути [запущений/ініційований](#initiating-a-precision-landing) як частина [місії](#mission), у режимі [повернення](#return-mode-precision-landing) на посадку або при вході у режим польоту [_Точна посадка_](#precision-landing-flight-mode).
|
||
|
||
:::info
|
||
Точна посадка можлива лише з дійсною глобальною позицією (через обмеження в поточній реалізації контролера позиції).
|
||
:::
|
||
|
||
## Загальний огляд
|
||
|
||
### Режими посадки
|
||
|
||
Точну посадку можна налаштувати як "обов'язкову" або "вигідну".
|
||
Вибір режиму впливає на те, як виконується точна посадка.
|
||
|
||
#### Необхідний режим
|
||
|
||
У _Required Mode_ транспортний засіб буде шукати ціль, якщо нічого не видно під час початку посадки.
|
||
Транспортний засіб виконає точну посадку, якщо ціль буде знайдена.
|
||
|
||
Процедура пошуку полягає у підйомі на висоту пошуку ([PLD_SRCH_ALT](../advanced_config/parameter_reference.md#PLD_SRCH_ALT)).
|
||
Якщо мішень все ще не видно на висоті пошуку після закінчення часу пошуку ([PLD_SRCH_TOUT](../advanced_config/parameter_reference.md#PLD_SRCH_TOUT)), то ініціюється звичайна посадка на поточному місці.
|
||
|
||
:::info
|
||
Якщо використовується позамежна система позиціонування, PX4 передбачає, що ціль буде видима, коли отримує повідомлення MAVLink [LANDING_TARGET](https://mavlink.io/en/messages/common.html#LANDING_TARGET).
|
||
:::
|
||
|
||
#### Опортуністичний режим
|
||
|
||
У режимі _Opportunistic Mode_ транспортний засіб використовуватиме точну посадку, _якщо_ (і тільки якщо) ціль буде видима, коли розпочинається посадка.
|
||
Якщо ціль не видно, транспортний засіб негайно виконує _звичайну_ посадку на поточному місці.
|
||
|
||
### Фази посадки
|
||
|
||
Режим Точної посадки має три етапи:
|
||
|
||
1. **Горизонтальний підхід:** Транспортний засіб підходить до цілі горизонтально, утримуючи свою поточну висоту.
|
||
Як тільки положення цілі відносно транспортного засобу опускається нижче порогового значення ([PLD_HACC_RAD](../advanced_config/parameter_reference.md#PLD_HACC_RAD)), відбувається вхід до наступної фази.
|
||
Якщо ціль втрачається під час цієї фази (не видно довше, ніж [PLD_BTOUT](../advanced_config/parameter_reference.md#PLD_BTOUT)), ініціюється процедура пошуку (під час необхідної точної посадки) або транспортний засіб робить звичайну посадку (під час можливої точної посадки).
|
||
|
||
2. **Спуск над ціль:** Транспортний засіб спускається, залишаючись при цьому над ціллю.
|
||
Якщо ціль втрачається під час цієї фази (не видно довше, ніж `PLD_BTOUT`), ініціюється процедура пошуку (під час необхідної точної посадки) або транспортний засіб робить звичайну посадку (під час можливої точної посадки).
|
||
|
||
3. **Останній підхід:** Коли транспортний засіб знаходиться близько до землі (ближче, ніж [PLD_FAPPR_ALT](../advanced_config/parameter_reference.md#PLD_FAPPR_ALT)), він спускається, залишаючись при цьому над ціллю.
|
||
Якщо ціль втрачається під час цієї фази, спуск продовжується незалежно від виду точної посадки.
|
||
|
||
Процедури пошуку ініціюються на перших і других етапах і виконуються не більше [PLD_MAX_SRCH разів](../advanced_config/parameter_reference.md#PLD_MAX_SRCH).
|
||
Діаграма потоку фаз посадки
|
||
|
||
Діаграма потоку, що показує фази, може бути знайдена на [діаграмі потоку фаз посадки](#landing-phases-flow-diagram) нижче.
|
||
|
||
## Початок точної посадки
|
||
|
||
Точне приземлення можна використовувати у місіях, під час фази посадки у режимі _Повернення_, або ввійшовши в режим _Точна посадка_.
|
||
|
||
### Mission Precision Landing {#mission}
|
||
|
||
Точне приземлення може бути запущено як частина [місії](../flying/missions.md), використовуючи [MAV_CMD_NAV_LAND](https://mavlink.io/en/messages/common.html#MAV_CMD_NAV_LAND) з відповідно встановленим `param2`:
|
||
|
||
- `0`: нормальне приземлення без використання цілі.
|
||
- `1`: [Opportunistic](#opportunistic-mode) режим точної посадки.
|
||
- `2`: [Required](#required-mode) режим точної посадки.
|
||
|
||
### Режим повернення з точною посадкою
|
||
|
||
Точна посадка може бути використана у фазі посадки у [режимі повернення](../flight_modes/return.md).
|
||
|
||
Це вмикається за допомогою параметра [RTL_PLD_MD](../advanced_config/parameter_reference.md#RTL_PLD_MD), який приймає такі значення:
|
||
|
||
- `0`: Точна посадка вимкнена (посадка як зазвичай).
|
||
- `1`: [Опортуничний](#opportunistic-mode) режим точної посадки.
|
||
- `2`: [Вимагається](#required-mode) режим точної посадки.
|
||
|
||
### Режим польоту з точною посадкою
|
||
|
||
Точна посадка може бути ввімкнена, переключившись у режим польоту з _точною посадкою_.
|
||
|
||
Ви можете перевірити це, використовуючи [консоль MAVLink _QGroundControl_](../debug/mavlink_shell.md#qgroundcontrol-mavlink-console) для введення наступної команди:
|
||
|
||
```sh
|
||
commander mode auto:precland
|
||
```
|
||
|
||
:::info
|
||
При переході до режиму таким чином, точна посадка завжди "вимагається"; немає способу вказати тип посадки.
|
||
:::
|
||
|
||
:::info
|
||
На момент написання немає _зручного_ способу безпосередньо викликати точну посадку (окрім командування режимом повернення):
|
||
|
||
- QGroundControl_ не надає його як параметр користувальницького інтерфейсу.
|
||
- Команда [MAV_CMD_NAV_LAND](https://mavlink.io/en/messages/common.html#MAV_CMD_NAV_LAND) працює лише в місіях.
|
||
- Команда [MAV_CMD_DO_SET_MODE](https://mavlink.io/en/messages/common.html#MAV_CMD_DO_SET_MODE) має працювати, але вам потрібно визначити відповідні базові і користувацькі режими, які використовує PX4 для представлення режиму точної посадки.
|
||
|
||
:::
|
||
|
||
## Налаштування програмного забезпечення
|
||
|
||
### Налаштування IR Сенсора/Бікона
|
||
|
||
The IR sensor/landing beacon solution requires an [IR-LOCK Sensor](https://irlock.com/products/ir-lock-sensor-precision-landing-kit) and downward facing [distance sensor](../sensor/rangefinders.md) connected to the flight controller, and an IR beacon as a target (e.g. [IR-LOCK MarkOne](https://irlock.com/collections/ir-markers)).
|
||
Це дозволяє приземлитися з точністю приблизно 10 см (в той час як точність GPS може бути в декілька метрів).
|
||
|
||
Install the IR-LOCK sensor by following the [official guide](https://irlock.readme.io/docs/getting-started).
|
||
Переконайтеся, що ось x сенсора вирівняна з осью y транспортного засобу, а ось y сенсора вирівняна з напрямком -x транспортного засобу (це відбувається, якщо камера нахилена вниз на 90 градусів від напрямку вперед).
|
||
|
||
Установіть [датчик дальності/відстані](../sensor/rangefinders.md) (виявлено, що _LidarLite v3_ працює добре).
|
||
|
||
:::info
|
||
Багато датчиків дальності на основі інфрачервоного випромінювання погано працюють в присутності маяка IR-LOCK.
|
||
Зверніться до посібника з IR-LOCK для інших сумісних датчиків.
|
||
:::
|
||
|
||
## Позабортне позиціонування
|
||
|
||
Для позабортового рішення потрібна система позиціонування, яка реалізує [Landing Target Protocol](https://mavlink.io/en/services/landing_target.html) MAVLink.
|
||
Це може використовувати будь-який механізм позиціонування для визначення місця посадки, наприклад комп'ютерного зору та візуального маркера.
|
||
|
||
Система повинна публікувати координати цілі в повідомленні [LANDING_TARGET](https://mavlink.io/en/messages/common.html#LANDING_TARGET).
|
||
Зверніть увагу, що PX4 _вимагає_, щоб `LANDING_TARGET.frame` був [MAV_FRAME_LOCAL_NED](https://mavlink.io/en/messages/common.html#MAV_FRAME_LOCAL_NED) і заповнював лише поля `x`, `y`, та `z`.
|
||
Початок локальної системи NED [0,0] - це домашня позиція (ви можете відобразити цю домашню позицію на глобальні координати, використовуючи [GPS_GLOBAL_ORIGIN](https://mavlink.io/en/messages/common.html#GPS_GLOBAL_ORIGIN)).
|
||
|
||
PX4 does not explicitly require a [distance sensor](../sensor/rangefinders.md) or other sensors, but will perform better if it can more precisely determine its own position.
|
||
|
||
## Конфігурація прошивки
|
||
|
||
Для точної посадки потрібні модулі `irlock` та `landing_target_estimator`.
|
||
Ці модулі включені до прошивки PX4 за замовчуванням для більшості польотних контролерів.
|
||
|
||
Вони не включені за замовчуванням на контролерах, що базуються на FMUv2.
|
||
На цих та інших платах, де вони не включені, ви можете додати їх, встановивши наступні ключі на 'y' у відповідному конфігураційному файлі для вашого автопілота (наприклад, як зроблено тут для FMUv5: [PX4-Autopilot/boards/px4/fmu-v5/default.px4board](https://github.com/PX4/PX4-Autopilot/blob/main/boards/px4/fmu-v5/default.px4board)):
|
||
|
||
```
|
||
CONFIG_DRIVERS_IRLOCK=y
|
||
CONFIG_MODULES_LANDING_TARGET_ESTIMATOR=y
|
||
```
|
||
|
||
## Конфігурація PX4 (параметри)
|
||
|
||
Датчик IR-Lock вимкнено за замовчуванням.
|
||
Увімкніть його, встановивши [SENS_EN_IRLOCK](../advanced_config/parameter_reference.md#SENS_EN_IRLOCK) на `1` (true).
|
||
|
||
[LTEST_MODE](../advanced_config/parameter_reference.md#LTEST_MODE) визначає, чи припускається, що ціль є нерухомою або рухливою.
|
||
Якщо параметр `LTEST_MODE` встановлено на значення moving (наприклад, він встановлений на транспортний засіб, на який має сісти багтроплан), вимірювання цілі використовуються лише для генерації цілейових точок позиції в контролері точної посадки.
|
||
Якщо параметр `LTEST_MODE` встановлено на значення stationary, вимірювання цілі також використовуються оцінювачем позиції транспортного засобу (EKF2 або LPE).
|
||
|
||
Інші важливі параметри перераховані в посиланнях на параметри в референсі параметрів під [Landing_target estimator](../advanced_config/parameter_reference.md#landing-target-estimator) та [Precision land](../advanced_config/parameter_reference.md#precision-land).
|
||
Деякі з найбільш корисних перераховані нижче.
|
||
|
||
| Параметр | Опис |
|
||
| ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
|
||
| <a id="SENS_EN_IRLOCK"></a>[SENS_EN_IRLOCK](../advanced_config/parameter_reference.md#SENS_EN_IRLOCK) | IR-LOCK Sensor (зовнішній I2C). Disable: `0` (default): Enable: `1`). |
|
||
| <a id="LTEST_MODE"></a>[LTEST_MODE](../advanced_config/parameter_reference.md#LTEST_MODE) | Landing target is moving (`0`) or stationary (`1`). За замовчуванням - рухома. |
|
||
| <a id="PLD_HACC_RAD"></a>[PLD_HACC_RAD](../advanced_config/parameter_reference.md#PLD_HACC_RAD) | Горизонтальний радіус прийняття, всередині якого транспортний засіб почне спускатися. За замовчуванням - 0,2 м. |
|
||
| <a id="PLD_BTOUT"></a>[PLD_BTOUT](../advanced_config/parameter_reference.md#PLD_BTOUT) | Таймаут цілі посадки, після якого припускається, що ціль втрачена. За замовчуванням - 5 секунд. |
|
||
| <a id="PLD_FAPPR_ALT"></a>[PLD_FAPPR_ALT](../advanced_config/parameter_reference.md#PLD_FAPPR_ALT) | Висота останнього підходу. Висота останнього підходу. За замовчуванням - 0,1 метра. |
|
||
| <a id="PLD_MAX_SRCH"></a>[PLD_MAX_SRCH](../advanced_config/parameter_reference.md#PLD_MAX_SRCH) | Максимальна кількість спроб пошуку у вимаганій посадці. |
|
||
| <a id="RTL_PLD_MD"></a>[RTL_PLD_MD](../advanced_config/parameter_reference.md#RTL_PLD_MD) | Режим точної посадки RTL. `0`: disabled, `1`: [Opportunistic](#opportunistic-mode), `2`: [Required](#required-mode). |
|
||
|
||
### Масштабування ІЧ-маяка
|
||
|
||
Масштабування вимірювань може бути необхідним через спотворення об'єктива датчика IR-LOCK.
|
||
|
||
[LTEST_SCALE_X](../advanced_config/parameter_reference.md#LTEST_SCALE_X) та [LTEST_SCALE_Y](../advanced_config/parameter_reference.md#LTEST_SCALE_Y) можуть бути використані для масштабування вимірів маяка, перед тим як вони будуть використані для оцінки позиції та швидкості маяка відносно транспортного засобу.
|
||
Зверніть увагу, що `LTEST_SCALE_X` та `LTEST_SCALE_Y` вважаються в рамках датчика, а не в рамках транспортного засобу.
|
||
|
||
Щоб калібрувати ці параметри масштабу, встановіть `LTEST_MODE` на значення moving, підніміть свій багатокоптер вище за маяк і виконайте рухи вперед-назад та ліворуч-праворуч з транспортним засобом, під час цього [записуючи](../dev_log/logging.md#configuration) дані з `landing_target_pose` та `vehicle_local_position`.
|
||
Потім порівняйте `landing_target_pose.vx_rel` та `landing_target_pose.vy_rel` з `vehicle_local_position.vx` та `vehicle_local_position.vy` відповідно (обидва виміри у системі координат NED).
|
||
Якщо оцінювані швидкості маяка завжди менші або більші за швидкості транспортного засобу, налаштуйте параметри масштабування для компенсації.
|
||
|
||
Якщо ви спостерігаєте повільні бокові коливання літального апарата під час точної посадки з параметром `LTEST_MODE`, встановленим на стаціонарний, ймовірно, вимірювання маяка занадто високі, і вам слід зменшити параметр масштабування у відповідному напрямку.
|
||
|
||
## Симуляція
|
||
|
||
Точне приземлення з датчиком IR-LOCK та маяком може бути симульоване в [Gazebo Classic](../sim_gazebo_classic/README.md).
|
||
|
||
Щоб запустити симуляцію зі світом, що містить маяк IR-LOCK та транспортний засіб із датчиком дальності та камерою IR-LOCK, виконайте наступну команду:
|
||
|
||
```sh
|
||
make px4_sitl gazebo-classic_iris_irlock
|
||
```
|
||
|
||
Ви можете змінити розташування маяка або перемістивши її в Gazebo Classic GUI або змінивши її місце в [Gazebo World](https://github.com/PX4/PX4-SITL_gazebo-classic/blob/main/worlds/iris_irlock.world#L42).
|
||
|
||
## Принцип дії
|
||
|
||
### Оцінювач цілей посадки
|
||
|
||
`landing_target_estimator` бере вимірювання з драйвера irlock, а також оцінює висоту місцевості для оцінки позиції маяка відносно транспортного засобу.
|
||
|
||
The measurements in `irlock_report` містять тангенс кутів від центру зображення до маяка.
|
||
Іншими словами, вимірювання - це компоненти x та y вектора, що вказує на маяк, де компонент z має довжину "1".
|
||
Це означає, що масштабування вимірювання за відстанню від камери до маяка призводить до вектора від камери до маяка.
|
||
Ця відносна позиція потім повертається у зіставлений з півночі, рівномірний корпусний каркас за допомогою оцінки польоту засобами повітряного судна.
|
||
Обидва компоненти x та y відносного вимірювання позиції фільтруються в окремих фільтрах Калмана, які діють як прості фільтри згладжування з низькою пропускною спроможністю, що також генерують оцінку швидкості та дозволяють відкидати викиди.
|
||
|
||
`landing_target_estimator` публікує приблизну відносну позицію і швидкість щоразу, коли новий звіт про `irlock_report` об'єднується в оцінку.
|
||
Нічого не публікується, якщо маяк не бачиться або вимірювання маяка відхиляються.
|
||
Оцінка посадкової цілі публікується в повідомленні uORB `landing_target_pose`.
|
||
|
||
### Покращена оцінка положення транспортного засобу
|
||
|
||
Якщо ціль вказана як стаціонарна за допомогою параметра `LTEST_MODE`, оцінку положення/швидкості транспортного засобу можна покращити за допомогою вимірів цілі.
|
||
Це виконується шляхом злиття швидкості цілі як вимірювання від'ємної швидкості транспортного засобу.
|
||
|
||
### Діаграма потоку фаз посадки
|
||
|
||
Це зображення показує [фази посадки](#landing-phases) у вигляді діаграми потоку.
|
||
|
||
|