航前准备与传感器校准

杰罗姆

一天精通无人机：初级篇系列第 14讲：航前准备与传感器校准
李德强

今天我们来做无人机飞行前的准备工作，我们需要一台装有地面站的计算机来对无人机做航前配置与准备。我们采用的无人机地面站也是一套开源程序，叫作QGroundControl。源代码下载地址为：

https://docs.qgroundcontrol.com/en/getting_started/download_and_install.html

QGroundControl是采用Qt程序进行开发的图形化地面站工具，可以运行在不同的操作系统平台上，它支持Linux、Mac、Windows、Android、IOS等常用操作系统。如果读者对源代码感兴趣的话也可以下载其源代码，自行对其编译（当然需要使用Qt基础开发环境，作者使用的Qt版本为5.9.2），下载地址为：

http://download.qt.io/archive/qt/

https://github.com/mavlink/qgroundcontrol.git

一、固件烧写

打开QGroundControl地面站程序，点击Vehicle Setup / Firmware按钮。

此时，重新插拔Pixhawk到计算机的USB连接线（注意不能使用动力电源为飞控供电，要使用计算机的USB线为飞控供电），之后地面站会自动识别刚刚上电的飞控，并弹出请用户选择希望烧录的固件。

选择本地要烧写的固件，并继续，地面站就会将选择好的固件烧录到Pixhawk飞控当中。

这样飞控固件就烧写完成，接下来我们就来对飞控做一系列的设置与检查。

二、机型选择

在我们这个系列文章中采用的机型为经典四旋翼，所以我们在Airframe中选择机型为Generic Quadrotor x，选择完成之后点击右上角的Apply and Restart按钮，此时飞控会重启并对此机型生效。

三、磁罗盘校准

点击Vehicle Setup / Sensors / Compass按钮进入磁罗盘校准功能。

点击OK按钮开始对磁罗盘校准，校准分为两个步骤：第一步，使飞机保持在一个水平面，持续一段时间，直至地面站提示Ritate the vehicle进行旋转。第二步，绕此水平面中心垂线进行旋转，直至此水平面校准完成。以此类推将飞机的六个平面都校准完成。

四、加速计校准

点击Vehicle Setup / Sensors / Accelerometer按钮进入加速计校准功能。

点击OK按钮进行加速计校准功能，与磁罗盘类似的，需要对飞机的6个面做校准，但校准方式较磁罗盘为简单，我们只需要使飞机保持在一个平面静止不动直至此平面校准完成即可。

五、陀螺仪校准

点击Vehicle Setup / Sensors / Gyro按钮进入陀螺仪校准功能。

陀螺仪校准的操作相对比较简单，我们只需要使飞控静止在水平的地面上一段时间，直至地面站提示校准完成即可。

六、水平仪校准

水平仪其实并不是一个传感器，在PX4飞控程序中通过EKF2对传感器融合之后数据对飞机所处在的水平面进行0偏纠正，点击Vehicle Setup / Sensors / Level Horizon按钮进入陀螺仪校准功能。我们只需要使飞控静止在水平的地面上一段时间，直至地面站提示校准完成即可。

七、遥控器校准

遥控器校准的目的是为了使飞控程序能够识别遥控器的各个通道的最大值、最小值并能自动按需要对其做反相。点击Vehicle Setup / Radio按钮可以对遥控器进行校准。

点击OK按钮后开始校准，校准前需要选择Mode1（美国手）或Mode2（日本手），然后点击Next按钮开始对遥控器通道校准，根据地面站的提示将遥控器的指定通道拨动到指定的位置（最大或最小）。

八、飞行模式配置

关于PX4的飞行模式的详细介绍我们会在下一讲中讲解，在本节中我们只简单介绍如何配置。点击Vehicle Setup / Flight Modes进行飞行模式的配置。由于作者的遥控器第5通道是一个三档的控制杆，所以只配置了3个飞行模式，分别为“手动模式”、“高度模式”、“位置模式”。并将遥控器的通道6配置为Return switch（返航模式）。

九、动力配置与电调行程校准

点击Vehicle Setup / Power进行动力电源配置与电调行程校准。

Number of Cells中：当前使用的锂电池节数2S、3S、4S、6S等。

Full Voltage：单节锂电池满电压，通常为4.2V。

Empty Voltage：单节锂电池空电电压，通常为3.7V。

Voltage divider和Amps per volt通常不需要配置。

ESC PWM Minimum and Maximum Calibration为电调的行程校准，点击校准按钮。注意在对电调校准时请卸下所有电机上的桨叶，以免发生意外。使用电调校准时，需要使用USB线连接飞控，并不能接入动力电。然后电击Calibrate按钮开始校准。根据地面站的提示开始校准后，提示接入动力电源。3秒后电调自动初始化鸣响后表示电调行程校准完毕。

十、保护配置

点击Vehicle Setup / Safety进行飞机的保护配置：

1.电量不足：有3个等级可以配置，并可以设置在低电保护时采取哪种保护措施，这里我们推荐使用Return to land也就是低电时返航。

2.遥控器信号丢失：可以配置当遥控器信号丢失0.5秒后（此处可以根据实际需要设置）返航。

3.数传信号丢失：此处作者配置的是Disabled，也就是当数传信号丢失后并不采取任何保护措施。

4.电子围栏，电子围栏也以使飞行在一个圆柱型区域内飞行，并使其不能超过指定的范围，我们暂时不使用这个功能。

5.返航配置：无人机返航的过程是“爬升”、“返航”、“下降”、“悬停”、“着陆”，我们可以分别设置其返航时爬升的高度和悬停高度以及悬停时间，当飞行达到悬停时间后再进行着陆。

6.着陆配置：设置飞机着陆时的下降速度，并可以设置其在着陆多久后自动锁定飞机。此处设定的下降速度为0.5m/s和1秒后自动锁定。