如何用开源飞控PIXHAWK进行二次开发

pixhawk一直再用来做项目，没有时间仔细研究代码，因为之前研究过一些无人机开源项目代码，其实大同小异。比如mwc，我之前曾经把里面的代码研一遍，并且进行多次开发，效果也不错。3dr的东西写的比mwc规范多了，应该是更好弄一些，我把之前研究其它开源项目的经验写一下把。

进入一个新的智能硬件开源项目，里面的程序架构是非常关键的，说白了也就是知道文件目录的意义。主文件，控制算法，姿态算法，导航算法，传感器接口，函数定义文件，程序配置文件，特殊变量定义文件等等，这些文件都有标准的名称，很容易区分，而且这些开源程序现在也规矩多了，文件说明也写的很清楚，外国开源项目不像中国某些项目“犹抱琵琶半遮面”，不肯写说明，或者故意写很多垃圾代码。老外放在github上的都很清晰。

弄懂这些就要找准自己二次开发的方向，想多加功能？减少功能？改变算法？然后，注意了，关键：：：：：：：从主函数入手！就算你只是改动一个小地方，也要把主函数搞清楚，然后进入相关函数，或者文件位置进行二次开发。

我还记得自己前两年改mwc改完之后，发现新版竟然跟我改的一样，自己还有些得意，这些年没改代码都有些手痒了。

1无人机飞控的介绍

无人机是无人驾驶飞机的简称（Unmanned Aerial Vehicle），是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置的不载人飞机，包括无人直升机、固定翼机、多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机。广义地看也包括临近空间飞行器（20-100 公里空域），如平流层飞艇、高空气球、太阳能无人机等。从某种角度来看，无人机可以在无人驾驶的条件下完成复杂空中飞行任务和各种负载任务，可以被看做是 “空中机器人”。飞控子系统是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心系统，飞控对于无人机相当于驾驶员对于有人机的作用，我们认为是无人机最核心的技术之一。飞控一般包括传感器、机载计算机和伺服作动设备三大部分，实现的功能主要有无人机姿态稳定和控制、无人机任务设备管理和应急控制三大类。

2无人机飞控的特点

无人机之所以能够在空中自主飞行就是因为无人机也和人类一样，也拥有一个大脑，究竟是什么样的一个大脑才能够控制一架飞机在空中自动驾驶呢？下面我们来为你解答。

飞控，也称自驾仪。有了这套自驾仪，通过地面端的电脑就或者手机就可以控制一架飞机自主起飞、自主导航、自主降落了。

什么是飞控呢？飞控就是飞机飞行控制器的简称，既然是控制器，那么这里边也应该有一台微电脑之类的来控制飞机，事实上现在的飞控内部除了一些传感器外还有就是多块单片机构成。现在的飞控内部使用的都是由三轴陀螺仪，三轴加速度计，三轴地磁传感器和气压计组成的一个IMU，也称惯性测量单元。

那么什么是三轴陀螺仪，什么是三轴加速度计，什么是三轴地磁传感器呢，气压计？它们在飞机上起到的是什么作用呢，这三轴又是哪三个轴呢？三轴陀螺仪，三轴加速度计，三轴地磁传感器中的三轴指的就是飞机左右，前后垂直方向上下这三个轴，一般都用XYZ来代表。左右方向在飞机中叫做横滚，前后方向在飞机中叫做俯仰，垂直方向就是Z轴。

陀螺都知道，小时候基本上都玩过，在不转动的情况下它很难站在地上，只有转动起来了，它才会站立在地上，或者说自行车，轮子越大越重的车子就越稳定，转弯的时候明显能够感觉到一股阻力，这就是陀螺效应，根据陀螺效应，聪明的人们发明出的陀螺仪。最早的陀螺仪是一个高速旋转的陀螺，通过三个灵活的轴将这个陀螺固定在一个框架中，无论外部框架怎么转动，中间高速旋转的陀螺始终保持一个姿态。

通过三个轴上的传感器就能够计算出外部框架旋转的度数等数据。由于成本高，机械结构的复杂，现在都被电子陀螺仪代替，电子陀螺仪的优势就是成本低，体积小重量轻，只有几克重，稳定性还有精度都比机械陀螺高。

说道这，大家也就明白陀螺仪在飞控中起到的作用了吧，它就是测量XYZ三个轴的倾角的。那么三轴加速度计时干什么的呢，别急，我来给你解答，刚刚说道三轴陀螺仪就是XYZ三个轴，现在不用说也就明白三轴加速度计也是XYZ三个轴。

当我们开车起步的一瞬间就会感到背后有一股推力，这股推力呢就是加速度，加速度是速度变化量与发生这一变化时间的比值，是描述物体变化快慢的物理量，米每二次方秒，例如一辆车在停止状态下，它的加速度是0，起步后，从每秒0米到每秒10米，用时10秒，这就是这辆车的加速度，如果车速每秒10米的速度行驶，它的加速度就是0，同样，用10秒的时间减速，从每秒10米减速到每秒5米，那么它的加速就是负数。三轴加速度计就是测量飞机XYZ三个轴的加速度。

我们日常出行都是根据路标或记忆来寻找自己的面向的，地磁传感器就是感知地磁的，就是一个电子指南针，它可以让飞机知道自己的飞行朝向，机头朝向，找到任务位置和家的位置。气压计呢就是测量当前位置的大气压，都知道高度越高，气压越低，这就是人道高原之后为什么会有高原反应了，气压计是通过测量不同位置的气压，计算压差获得到当前的高度，这就是整个IMU惯性测量单元，它在飞机中起到的作用就是感知飞机姿态的变化，例如飞机当前是前倾还是左右倾斜，机头朝向、高度等最基本的姿态数据，那么这些数据在飞空中起到的作用是什么呢？飞控最基本的功能控制一架飞机在空中飞行时的平衡，是由IMU测量，感知飞机当前的倾角数据通过编译器编译成电子信号，将这个信号通过信号新时时传输给飞控内部的单片机，单片机负责的是运算，根据飞机当前的数据，计算出一个补偿方向，补偿角，然后将这个补偿数据编译成电子信号，传输给舵机或电机，电机或舵机在去执行命令，完成补偿动作，然后传感器感知到飞机平稳了，将实时数据再次给单片机，单片机会停止补偿信号，这就形成了一个循环，大部分飞控基本上都是10HZ的内循环，也就是1秒刷新十次。

这就是飞控最基本的功能，如果没有此功能，当一个角一旦倾斜，那么飞机就会快速的失去平衡导致坠机，或者说没有气压计测量不到自己的高度位置就会一直加油门或者一直降油门。其次，固定翼飞控还有空速传感器，空速传感器一般位于机翼上或机头，但不会在螺旋桨后边，空速传感器就是两路测量气压的传感器，一路测量静止气压，一路测量迎风气压，在计算迎风气压与静止气压的压差就可以算出当前的空气流速，一般是m/s。

有了最基本的平衡、定高和指南针等功能，还不足以让一家飞机能够自主导航，就像我们去某个商场一样，首先我们需要知道商场的所在位置，知道自己所在的位置，然后根据交通情况规划路线。飞控也亦然，首先飞控需要知道自己所在位置，那就需要定位的，也就是我们常说的GPS，现在定位的有GPS、北斗、手机网络等定位系统，但是这里面手机网络定位是最差的，误差好的话几十米，不好的话上千米，这种误差是飞控无法接受的，由于GPS定位系统较早，在加上是开放的，所以大部分飞控采用的都是GPS，也有少数采用的北斗定位。

精度基本都在3米内，一般开阔地都是50厘米左右，因环境干扰，或建筑物、树木之类的遮挡，定位可能会差，很有可能定位的是虚假信号。这也就是为什么民用无。

3请问大神,想做一个四旋翼飞行器都需要具备哪些知识

朋友你好，我是1个月之前入门四轴的菜鸟，分享一下入门经验吧。

首先，你要明确，是想买器材组装四轴还是自制飞控还是完全DIY四轴

1所有器材全靠买的话，通过看攻略，高中生就可以组装成功。潜心钻研2周即可从零到爽飞

2自制飞控的话，至少需要深入学习单片机编程知识、高等数学、控制论；具体来讲大致是姿态融合算法和PID控制算法，时 间看天赋看底子。比较难

3完全DIY的话，理论上电调、马达都可以自己做，但这需要模拟电子、数字电子、电路分析等一系列基础的电子知识，大神级别。

严谨点回答应该是NUTTS系统，嵌入式 *** 作系统一般都是linux是鼻祖，不过linux比较庞大一般只跑在cortexA核cpu上，像当下无人机飞控mcu多半是stm32主导的cortexM核，大疆也不例外，性价比高，只能跑实时的小 *** 作系统，不过也是都已linux大改魔改来的，最早的市面上常见多轴开源飞控程序基本都以NUTTS系统主导，大家无非是再大改魔改成闭源固件更成熟，飞行更稳定。就像小米的MIUI其实就是改安卓，或者说优化成自家的。

这个话题扩展开去就太大了简单说一下吧

无人机本身是个非常综合性的系统。就基本的核心的飞行控制部分来说，一般包括内环和外环。内环负责控制飞机的姿态，外环负责控制飞机在三维空间的运动轨迹。

高端的无人机，依靠高精度的加速度计和激光陀螺等先进的传感器（现在流行的都是基于捷连惯导而不是平台式），计算维持飞机的姿态。低端的型号则用一些MEMS器件来做姿态估算。但它们的数学原理基本是相同的。具体的算法根据硬件平台的能力，可能采用离散余弦矩阵/四元数/双子样/多子样

高端的无人机，AHRS/IMU采用的基本都是民航或者军用的著名产品。例如全球鹰的利顿LN-100G/LN-200等。这些系统价格昂贵但精密，内部往往是零锁激光陀螺之类。例如LN-100G的GPS-INS组合，即使丢失GPS，靠惯性器件漂移仍可以控制在120m/min。

低端的无人机就没那么精密讲究了，一般都依赖GPS等定位系统来进行外环控制，内环用MEMS陀螺和加速度计进行姿态估算。

如果把无人机看成一个完整的系统，那么还需要很多其他支持，例如任务规划，地面跟踪等等

进行无人机编程，得看你具体是指哪方面。如果是飞控系统，你得需要比较扎实的数学知识，对各种矩阵运算/控制率什么的有深刻的了解。如果只是希望现有的带飞控的平台去做一些任务，那么需要根据具体的平台来考虑。有些平台提供了任务编辑器，甚至更灵活的任务脚本。

著作权归作者所有。

apm系列里顶级的了。

里面预置了PID的飞控程序，可以只调参就能飞，

但作为开源飞控，当然也可以自己编程。

性能做一般的飞控肯定够用，其实性能跟你写算法的能力也相关。

详细的东西，你可以去相关论坛里逛逛问问。

BTW：你是Michael Dou·bi？

飞控根据源程序开放程度分为开源和非开源。

目前主流的开源飞控有：APM，PX4，海盗，KK。 其中KK是最基础的一款，它不像其他飞控一样有自稳和返航等诸多功能，只能帮助你实现对飞行器的初等控制。它能够允许你对飞控程序进行修改，但前提是你得懂这些语言结构。

QQ飞控是控制无人机的，能够感应飞行器的姿态并根据 *** 控者的指令（如遥控器）对飞机姿态进行控制，是控制无人机的核心硬件系统，有算法程序在上面运行。

常见的飞控还有cc3d、apm、pix、F3、F4等，QQ飞控比较低廉，所以在玩具类diy上比较多，因为低廉，控制和稳定性相对其他飞控较差。

飞控

飞控是多旋翼飞行器的灵魂。那么什么是飞控呢？飞控就是飞行器的电子控制部分，全称为飞行控制器，英文Flight Controller，简写为FC。飞控主要包括主控处理器MCU和惯性导航模块（传感器部分）。

四轴飞行器相对于直升机等航模，最复杂的就是电子部分。可以和固定翼以及直升机比较一下。在常规固定翼航模上，陀螺仪并非常用器件。相对 *** 控难度大点的直升级航模，如果不做自动稳定系统，也只是锁尾才用到陀螺仪。

四轴飞行器则必须配备陀螺仪，这是最基本要求，不然无法飞行，更谈不上飞稳了。不但要有，还得是3个维度都得有，这是四轴飞行器的机械结构、动力组成特性决定的。在此基础上再辅以3轴加速度传感器，这6个自由度，就组成了飞行姿态稳定的基本部分。

也是关键核心部分惯性导航模块，简称IMU。飞行中的姿态感测全靠这个IMU了，可见它是整架模型的核心部件。

IMU感知飞行器在空中的姿态，将数据送给主控处理器MCU。主控处理器MCU将根据用户 *** 作的指令，以及IMU数据，通过飞行算法控制飞行器的稳定运行。由于有大量的数据需要计算，而且需要实时性极高的控制，所以MCU的性能也决定了飞行器是否能够飞得足够稳定，灵活。

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