固定翼飞控与地面站使用说明

...wd......wd......wd...固定翼飞控与地面站使用说明目录1飞控使用说明41.2飞控盒连接说明41.3其他相关硬件介绍61.3.1电源局部61.3.2通讯链路71.3.3GPS局部71.3.4空速局部81.3.5舵机连接局部92.地面站介绍102.1、硬件说明102.2、地面站软件简介112.3、地面站软件安装112.4、地面站软件详解112.5、软件界面详细说明132.5.1菜单栏132.6工具栏322.7状态栏332.8控制区域392.9地图区域422.10、飞行控制方式422.11、飞行数据的记录及回放432.12、相关功能介绍432.12.1、参数调整432.13、任务载荷说明492.13.1正射云台的安装和调整492.13.2拍照功能的使用说明502.13.3、半自动设置512.13.4、高度调整522.13.5、开关接收机532.13.6、开伞、停车功能532.13.7、自动生成及高级生成航线说明542.13.8.文件与文件夹612.14、现场调试〔重要〕612.14.1、开机步骤612.14.2、手操阶段注意内容632.14.3、紧急状况处理662.14.4、简易飞行流程参考68附录691飞控使用说明1.1飞控盒尺寸：114mm×76mm×46mm；图3飞控盒外观图1.2飞控盒连接说明图4飞控外接连线安装方式：第一种：正向安装，飞控盒有线出来的方向为机尾方向，相反方向为机头方向；第二种：侧向安装，飞控盒有线出来的方向朝左机翼方向，相反方向为右机翼方向；飞控盒出来的接口为一个GPS天线、一个空速接口和一个26针大排插及一个备用的扩展口。 大排插出来的线分出来了3局部：〔1〕接收机及转速传感器局部，包含8通道输入信号线与接收机连接、1根输出到接收机的5V电源线和1跟与接收机连接的地线；以及1个转速传感器杜邦头，其为两针插头，与发动机的霍尔传感器连接，但只连接信号和地〔霍尔传感器的功能为，点火电插上后信号线上会输出高电平，当转过磁块时会产生一个低脉冲〕；图5接收机局部接线〔2〕舵机及照相控制线局部，输出到8个通道的舵机信号杜邦头，分别为云台横滚舵机、云台俯仰舵机、方向、副翼、升降、油门、开伞、任务通道；以及1个接舵机电池的杜邦头，用户可以将电池通过一个开关接到这个头上，这个电压将显示在“舵机电压〞上；以及1个相机拍照快门线，将其接到相机的快门线上，注意方向不要反向〔信号和地有方向〕；图6舵机及照相控制线局部接线〔3〕飞控电源、点火电源及电台局部，包含1个飞控电源输入，用户可将飞控电池通过一个开关接到这个插头上，电压范围为7~20V，这个电将显示在“飞控电压〞里；1个点火电源输入，用户可将点火电池通过一个开关并联到这个插头上，这个电将显示在“点火电压〞里；以及1个3针串口的公头，直接接到外接电台的数据线上；以及1个2针母头为电台电源输出，直接连接到电台的电源，给电台供电。图7飞控电源—两芯接头图8电台信号—三芯接头1.3其他相关硬件介绍1.3.1电源局部飞控板：CA2201自动驾驶仪的供电电压是7～20V，推荐的供电电压是12V，可使用3节锂电池串联供电；接收机：电源由飞控提供，无需外接电源；舵机：外接电源，供电电压4.8～6V，并与自动驾驶仪的舵机输出共地。1.3.2通讯链路1.3.2.1接收机局部接收机可选择72M系列接收机与2.5G接收机。1.3.2.2数字电台局部图9数字电台该系统的通讯链路并不是CA2201自动驾驶仪内部的一个模块，用户应使用外置的通讯链路模块来实现自动驾驶仪和地面控制软件间的通讯。通讯链路的选择根本上取决于用户的具体应用，如果用户的飞行器只在半径15公里的范围内作业，那么一套普通的数传模块即可；如果用户需要在100公里外监视飞行器的飞行状态或控制飞行器，那么就需要一部高级的扩频电台了。CA2201自动驾驶仪使用的通讯链路应是双向的。上行链路负责传送地面人员发出的指令，传送航点规划等等。下行链路则负责传送飞行状态等遥测信息。CA2201自动驾驶仪与通讯链路之间的异步串行接口是RS－232；需要用户为通讯链路提供单独的供电电源。1.3.3GPS局部图10GPS天线接口图11GPS天线飞控盒面板SMA接口为GPS天线接口，CA2201自动驾驶仪选用平板式GPS天线，该天线接收信号的能力较强，并且能有效抑制地面反射的虚假信号。在安装时，应注意将天线的上外表向上，且水平放置，周围不应有金属遮挡物。在GPS天线周围也不应有发射天线，例如通讯链路的天线或图像链路的发射天线；如果发射天线靠的太近，会使GPS天线接收到的噪声信号放大，从而引起定位不稳定、定位误差增大等，严重时可能无法定位。☆注意：GPS天线必须保证连接结实，防止丢星现象出现。1.3.4空速局部图12空速接口上图为飞控盒面板空速管接口，该接口用于连接孔径为4~6mm的空速管。空速管在安装后必须正对飞行器前面的气流方向，空速管可以安装在飞行器的前部，也可以将其安装在机翼上，然后通过导管将其与飞控盒的空速口连接，必须保证整个气路通畅。1.3.5舵机连接局部图13舵机接口舵机的连接从飞控盒26针接口引出，输出到8个通道的舵机信号杜邦头，分别为云台横滚舵机、云台俯仰舵机、方向、副翼、升降、油门、开伞、任务通道；以及1个接舵机电池的杜邦头，用户可以将电池通过一个开关接到这个头上，这个电压将显示在“舵机电压〞上；1.3.6IMU局部图14ADIS16355IMU该IMU集成于飞控盒内部，飞行过程中通过地面站软件可显示后向、下向、右向三向加速度，在安装完毕飞控系统之后，必须检查陀螺的后向、下向、右向加速度是否正确，下向重力加速度正常状态下约为1.000g。2.地面站介绍2.1、硬件说明图15地面站硬件图示地面站硬件含数传电台、地面站软件以及便携式计算机；便携式计算机〔带有标准串口接口〕由用户提供。☆地面站硬件连接只需将数传电台串口与电脑串口相连，电台天线接口与天线连接即可，连接简便。地面站实时显示飞行器飞行数据和定位信息，操作员在获得飞行数据和获取坐标的同时，可借助计算机的地面站软件得到飞行航迹和参数，实现无人机遥控导航盲飞，无人机能实现定高自动驾驶，可预先输入航迹，实现自动按航线飞行执行任务，也可随时更改航迹任务。一体化地面站的导航计算机配备地面系统软件，包含航迹规划、电子地图、飞机状态监控等，可解算飞行器的发动机转速、导航参数、位置、姿态、地速、空速、航偏、时间、高度等实时数据。2.2、地面站软件简介CA2201地面站软件与飞机进展双向数据通讯，主要有以下作用：设置飞控参数；标定与设置参数；自控飞行PID实时调整；监视与控制飞行状态；图形化显示飞行数据；可视化编辑飞行航线〔航点〕；控制任务载荷；回放飞行数据及照片数据。2.3、地面站软件安装 该系统的地面站软件为.exe可执行文件，地面站的运行前需安装控件Mapx5.02.19以及控件airgauge.exe〔详细介绍参见其软件说明〕。2.4、地面站软件详解程序运行的界面如以下列图16、图17所示。图16软件运行界面Ⅰ图17软件运行界面Ⅱ从上图中可以看到，整个界面主要划分为几个区域：菜单栏工具栏状态栏控制区域地图区域2.5、软件界面详细说明本内容介绍按照地面站软件的各个窗口以及下拉菜单讲解，分别讲解各个菜单下的具体内容，首先从菜单栏中的“文件〞讲起，分别介绍其下拉菜单中的各项功能。2.5.1菜单栏菜单栏包括文件、编辑、查看、工具、下传数据、捕获、帮助七项，现在针对每一项进展详细说明。2.5.1.1文件1、翻开地图：翻开一个地图文件，文件名后缀为.gst；图18翻开地图文件1图19翻开地图文件22、保存地图：将修改后的地图文件进展保存；3、相片数据回放：回放拍摄的相片数据文件，文件保存于地面站软件目录下，文件名后缀.txt；照片数据文本信息自左到右依次为：序号；纬度；经度；高度；横滚角；俯仰角；航向角；GPS高度。☆注意：横滚角为左正右负；俯仰角为仰正俯负；航向角正北为正方向0度，顺时针+360度。以下列图为定点拍摄模式下拍摄后的照片数据。图20照片数据回放示意图4、数据接收：选择此项后，运行界面如图16示，界面左侧显示飞行器飞行的实时数据；或点击快捷键F2，进入数据接收状态。5、数据回放：翻开数据文件后，点击此功能，将出现如下对话框：图121数据回放对话框通过数据回放功能可以将飞行数据进展存盘，并且可以将存盘的飞行数据翻开进展分析。翻开之前保存的飞行数据文件〔*.hj〕，无人机的飞行过程将自动演示一遍，演示界面如下：图22自动演示飞行过程界面其中“进度〞栏指示演示的进度，可以拖动调节演示进度；“速度〞栏可以调节演示过程的快慢；同时配合以下三个键，可以更细致的观看飞行过程。6、退出接收：退出数据接收状态；7、退出：退出飞行界面。2.5.1.2编辑1、撤销：2、剪切：3、复制：4、粘贴：5、删除航线：将已有的飞行航线进展删除操作。实际编辑航线中如果需要删除航线进展重新编辑，可选择此功能。2.5.1.3查看 通过此菜单可以查看飞行状态、云台控制、照片列表、飞机航线等。1、工具栏：在工具栏前打“√〞，显示工具栏；2、状态栏：在状态栏前打“√〞，显示状态栏；3、飞行状态：在飞行状态前打“√〞，显示飞行状态；4、云台控制：点击“云台控制〞，显示如下对话框：图23云台控制对话框通过云台控制对话框可以对监控视频旋转角度和俯仰角度进展控制，便于对目标的观测；该对话框有如下功能：〔1〕横向角度：控制云台横向旋转的角度；〔2〕俯仰角度：控制云台俯仰的角度；〔3〕实际横向角度：云台实际的横向角度；〔4〕实际俯仰角度：云台实际的俯仰角度；〔5〕锁定：点击“锁定〞，对话框变为红色，云台根据目标位置锁定目标，云台锁定目标后，其镜头时刻对准目标进展拍摄，对该目标进展详细的拍摄记录。锁定后，直到点击“解锁〞，云台放弃该锁定目标，才可以重新自由控制。〔6〕一次锁：点击“一次锁〞，云台立即锁定目标，但同时可以对云台进展自由控制，一次锁便于快速锁定目标，并可以手动控制云台进展准确拍摄。〔7〕重发：重新发送上传命令。〔8〕点击最上方空白栏后，此时可以利用电脑键盘的方向键调整云台姿态，上下键调整云台俯仰，左右键调整云台旋转。“shift〞+方向键可以快速调整云台姿态。5、显示航点信息：显示航线上的航点信息，包括航点编号，航点经度与纬度。6、显示飞行轨迹：显示飞行过程中飞机实际的飞行线路。7、飞机居中显示：令飞机处于地图界面的中间位置。如果飞机飞行范围太大离开监视界面，点击此功能使飞机回到视图中间。8、显示导航线：显示飞机与下一个目标航点之间的连线。2.5.1.4工具该菜单包含多项功能菜单，其中包括从硬盘加载航线、编辑当前航线信息、下载航线到飞机、下载飞机航线验证、调整PID及飞机参数、模拟飞行、高度空速清零、选项等。从硬盘加载航线：将我们需要的飞行路线提前制定，然后将其上传飞机，这样无人机才能按照既定的路线进展飞行，加载航线的过程就是将我们设置好的路线放入界面地图内，该文件为“*.rw〞航迹文件。图24选择加载航线图25翻开航线目录图26航线加载完成编辑当前航线信息：点击“编辑当前航线信息〞，出现以下对话框：图27编辑航线对话框3.该对话框记录了各个航点的信息，包括航点编号，经纬度，高度，转弯量，制式航线，制式时间。通过该对话框可以查看各个航点信息，更改航点间的顺序，并且保存航线信息。删除：删除某航点；上移：上移某航点；下移：下移某航点；加载：加载新的航线；保存：保存当前航线；上传：将新的航线上传给飞行器;确定：航线编辑完成;自动生成：自动生成特定航线〔详细介绍见第六章自动生成航线介绍〕高级生成：自动生成特定航线〔详细介绍见第六章高级生成航线介绍〕经度、纬度、高度、开场拍照、制式航线、制式时间为航点属性；“开场拍照〞见下面拍照功能的使用说明。制式时间：指设定飞机制式飞行的时间(单位秒)，制式时间完成，飞机飞向下一航点；制式航线：默认100即无制式选择；输入“1〞则制式飞行，即在该点盘旋，盘旋时间由制式时间确定。上传航线到飞机：☆将设置好的航线上传给飞行器，点击“上传航线〞之后，航线会在几秒钟之内上传到飞机，此时航点会显示为蓝色，直到所有航点变蓝，说明航线上传完毕；如果个别航点没有变化，可以再次选择上传，直到全部航点上传成功。是否上传成功可查看数据栏内航点数与绘制航点数是否一样，如果一样说明本次航线上传完毕，如果不同，必须再次选择上传，确保上传成功。4、下载飞机航线验证：利用下载航线功能，可以将飞机当前航线下传，以验证飞行器预设航线是否正确上传。实际操作中，可在当预设航线上传完成后，可选择“〞此键，删除地面站显示航迹〔并不删除飞行器上航迹〕，，此时航点变红，然后选择“下载航线〞，此时所有航点应变为蓝色。5、调整PID及飞机参数：点击“调整PID及飞机参数〞，出现以下对话框：图28选择“调整PID及飞机参数〞后该对话框用来调整飞行器飞行过程中的参数，点击“获取〞将获得飞控所有的参数值。此对话框用于厂家测试，不推荐用户使用。手动启动姿态解算：厂家测试功能飞行器在定位后〔GPS到达5颗星以上〕约2秒的时间内自动解算姿态，在此过程中注意观察姿态角度输出便可。☆手动启动姿态解算用于厂家测试应用，不推荐用户使用。为了保证良好的姿态解算精度，CA2201的姿态解算算法要求起飞前在地面能定位到达5颗以上卫星自动启动姿态算法。飞机要大致保持不动〔不要搬动、触碰、着车，正常轻微的风吹、摇摆则无影响〕。启动前，在横滚和俯仰处显示的姿态都一直是0，解算完成后，姿态才显示出正确的姿态来，并且此后一直保持。 7、清零陀螺〔仅设置状态下有效〕：客户初次使用过程中，由于地域变化等原因，可能导致其输出的角度有飘移现象，所以在地面调试中，选择“进入设置〞，然后选择“清零陀螺〞，此时陀螺进入清零过程，1分钟后清零完成，该过程中需保持飞行器稳定。 假设初次调试中姿态角度正常，则无需清零陀螺。8、点击：即9、拖动：即10、放大：即11、缩小：即12、测距：即13、画航迹：即，快捷键“A〞〔英文输入法下〕,选择该功能用于自主规划航迹；14、高度空速清零：起飞前的高度空速清零；假设飞行器在地面调试中，高度与空速栏的显示与地面高度或空速相差较大，点击此项用于高度与空速清零。15、飞控参数保存到文件，文件上传到飞行参数：不同的飞行器具有不同的飞行参数，为防止飞行参数意外丧失，利用此功能将参数保存至与地面站一样的路径下，下次利用该参数时，点击“文件上传到飞行参数〞，即可将保存的参数直接上传至飞控；图29飞控参数的保存16、模拟飞行：用户拥有一套飞控后，可以足不出户进展模拟飞行。系统通信正常后，选择该功能进入模拟飞行。17、选项：点击“选项〞，出现如下对话框：图30选项对话框选项设置包括：串口设置、范围确认、默认地图、航点设置、画笔设置。〔1〕串口设置：点击“配置〞，弹出对话框如下：图31串口设置对话框可通过此对话框修改串口通讯的波特率、数据位、奇偶校验等。为了建设与飞控的通讯，必须先正确设置串口。如果在飞控开机，地面站软件进入监视模式之后，地面站数据框内没有数据显示，串口设置可能不正确，在设置对话框中设置正确的串口。☆只要不进展数据回放，都必须先进入监视功能，才能执行与飞控相关的操作。首先运行程序，按下F2，进入与飞控的通讯模式，此时程序才翻开串口进展通讯。〔2〕范围确认：范围确认对话框如以下列图示，该对话框进展确认时间的间隔设置，如果时间设置为0秒，则禁用此功能。图32范围确认对话框〔3〕默认地图：选择一张地图作为默认地图，在下次运行时自动翻开该地图。假设地图范围过大，飞行范围太小，可以将界面内地图设置为默认地图；〔4〕航点设置：对话框如下，设置航点参数。图33航点设置对话框航点设置对话框同“工具〞目录下“编辑航线〞功能类似，其中默认高度、默认开场拍照、提前转弯量、制式航线序号、制式时间、翻开关闭延时建议默认值；航线延长距离与自动生成航线功能第6章自动生成航线与高级生成做详细介绍。〔5〕画笔设置：设置对话框如下，通过设置其中的内容修改预设航线、飞行轨迹、飞行样式、导向线、拍照地点等显示图形。图34画笔设置对话框2.5.1.5下传数据下传数据包括两组：遥测数据和舵机数据。在调试过程中，点击F2进入通信状态，此时系统默认的下传数据为遥测数据，即舵量、GPS等数据，如果飞行器的舵面显示与实际舵面显示相反则需选择舵机数据，此时遥测数据停顿接收，舵机数据调整对话框出现，通过该对话框可调整舵面正反。调整完舵面后，请选择遥测数据，进入遥测数据监控状态。1、遥测数据：飞行的数据和飞控的状态诊断数据〔电压，高度等〕。2、舵机数据安装CA2201飞控时，要将遥控器上的所有反向设置都去掉，然后在数据里的手控舵位里，显示的数据应该和遥控器上的操作一致，如以下列图。图35遥控数据显示油门舵是收到小油门时显示的数据也小，推到大油门时显示的数据也大。如果飞机上某个舵面是反向的，也不要在遥控器里设置反向，而是按如下操作：从地面站软件菜单里选择“下传数据〞->“舵机数据〞，直到遥测数据那边不再有数据和声音，而成功显示舵机数据，如以下列图：图36舵机数据显示然后在需要反向的通道点一下“反向〞，即打上勾或去掉勾。最后，再选择“下传数据〞->“遥测数据〞，继续监测飞机的参数数据。☆通常情况下地面站显示“遥测数据〞，假设需要调整舵机数据，可以设定下传数据为“舵机数据〞，这样可以动态的观察舵机的混控情况和任务舵机、伞舵机的工作位置。如果再次选择“遥测数据〞，则回到“遥测数据〞显示状态。2.5.1.6捕获图37捕获菜单捕获的数据包括：中立位、最大油门、最小油门、停车位、关伞位、开伞位、切断伞位、不切伞位、舵机云台横滚中位，舵机云台俯仰中位，扩展任务位。飞行器初次安装飞控时，需要捕获各个舵位，通常捕获舵位有中立位，最大油门位，最小油门位〔该位不应过小，以免油门过小发生空中灭车现象，一般选择55左右。〕，停车位，以及开关伞位。☆捕获的意义：以开关伞为例，由于安装的不同原因，计算机并不知道把舵输出到哪里是开伞或关伞，通过捕获，就记录了关伞位和开伞位，这样，在需要开伞时，计算机就将舵输出到捕获的位置去。2.5.1.7帮助选择帮助菜单后，弹出帮助对话框，显示关于CA2201无人机地面站的信息。图38帮助对话框2.6工具栏工具栏各图标的意义如表1所示。表1工具栏各图标示意按钮功能剪切复制粘贴撤销前进擦除地面显示航点但不擦除机载航点就地盘旋制式飞行数据所点即所到自动巡航鼠标指针当前地图工具为平移。用手按住地图并拖动，地图显示区域平移。右键取消状态当前地图工具为放大，点击地图，将会以点击处为中心，放大地图显示。如果按住鼠标不放，拉出一个矩形框，将此矩形框内内容放大到地图显示区域。点击右键取消此状态。当前地图工具为缩小，点击地图，将会以点击处为中心，缩小地图显示。如果按住鼠标不放，拉出一个矩形框，将此矩形框内内容缩小到地图显示区域。点击右键取消此状态。规划航线测量距离，显示起点与终点经纬度以及两点之间的距离开场回放暂停记录停顿回放记录数据暂停记录打印关于CA2201无人机地面站2.7状态栏界面左下角“坐标〞状态栏，实时显示鼠标所指位置的经纬度。界面左侧的“仪表〞和“数据〞选项标签下面分别显示不同的界面，显示飞机运行的根本状态以及飞行航线长度及飞行距离等信息。数据：显示界面如图40所示，显示飞机飞行过程中的各种数据；仪表：显示界面如图42所示，以仪表的形式直观的显示飞行状态；2.7.1数据状态图39数据显示栏数据〔图39〕状态下，显示信息可分为四局部：1、手控舵位显示手动遥控状态下的舵机状态，包括以下四个舵机：〔1〕方向舵：负责飞行器航向的舵机输出量；〔2〕副翼舵：负责飞行器横滚的舵机输出量；〔3〕升降舵：负责飞行器升降的舵机输出量；〔4〕油门舵：负责飞行器油门的舵机输出量。2、实际舵位飞行器在飞行状态下，方向舵、副翼舵、升降舵、和油门舵四个舵机的实际输出值。飞机上各舵面偏转的执行机构是舵机，舵机的接头通常是3根线的杜邦线。其中电源和地向舵机提供转动的电流，信号线控制舵机朝哪个方向转动，转动多大。舵机的控制信号通常为PWM信号，即脉宽控制信号。具体的定义为：信号线平时为低电平，每隔20ms提升为高电平并持续一段时间，再降低到低电平，而后周期性的每隔20ms再升高为高电平一次。持续高电平的时间即对舵机进展控制，一般持续时间为1.5ms时，舵机在中位不动，持续时间为2ms左右时舵机偏转到一边的最大行程，持续时间为1ms左右时舵机偏转到另一边的最大行程。高电平持续时间离1.5ms越大，舵机偏转量就越大。我们通过输出不同宽度的脉宽信号，就可以控制舵机执行相应的动作。我们通过对遥控器的接收机出来的各个通道的信号脉宽进展计数操作就可以知道遥控器的各个通道打了多大的杆量。3、GPS数据要实现自动飞行，飞控必须获取飞行器飞行的位置、地速、空速、姿态等传感器信息。首先最重要的是飞行器的位置，即经纬度信息。CA2201采用的是ublox公司的LEA-5S芯片，支持4Hz数据更新。〔1〕经度：飞行器当前位置的经度；〔2〕纬度：飞行器当前位置的纬度；〔3〕GPS高度：飞行器当前所处的GPS高度；〔4〕速度：飞行器当前由GPS所测的速度；〔5〕航向角：GPS的航向角；〔6〕星数：GPS当前搜星数；〔7〕时间：当前时间显示。4、其他数据〔1〕姿态角：重要参数，飞机起飞前一定要检查该参数是否合理，此参数显示飞机当前的横滚角度及俯仰角度；〔2〕拉补偿：飞机拉杆补偿量；〔3〕PDOP值：GPS定位参数，该值越小表示定位越准确；〔4〕飞行状态：显示飞行器当前的控制状态以及设置状态，控制状态分别为：手动、自动巡航、自动起飞、就地盘旋、所点即所到、制式状态、半自动模式、设置状态、请等待陀螺清零中；当飞行器手操时显示“手动〞，切换为自动时该状态显示“自动巡航〞，假设设置了某点制式飞行，则显示相应制式状态。假设飞行器航线中设置了第一点为制式状态，则飞行器在该点飞行时显示制式状态，此时处于自驾盘旋状态，当盘旋时间完成或选择其他航点后，飞行器飞向下一点，此时进入“自动巡航〞状态。图40飞行器状态显示界面〔5〕目标编号：飞行器所要到达的航点编号；〔6〕变更目标：☆选择飞行器所要到达的航点，上传给无人机，此航点编号不能超过总航点数；在实际飞行中，假设要求飞行器改变当前航线，可选择与当前不同的航点填入目标编号，然后点击变更目标，飞行器便会飞向当前上传航点。〔7〕目标横滚角：飞机当前状态下偏离目标航点的横滚角度；〔8〕目标俯仰角：飞机当前状态下偏离目标航点的俯仰角度；〔9〕气压高度：☆由压力传感器所测得的高度值；此参数为重要参数，飞行过程中，需要时刻注意该参数的变化。〔10〕预订高度：预先设置的飞行高度；〔11〕实际空速：由压力传感器所测值计算得到的空速；〔12〕设定空速：最初设置空速值，不同的飞机设置不同的油门大小，一般设置在60～90范围内；设置为0时，此时意味手动控制油门。〔13〕目标航向：根据飞机当前的坐标，计算出飞机所要到达的航点的航向；〔14〕航向差：飞机实际的航向与计算航向的差值；〔15〕航点/相片：总航点数及当前照片数量；〔16〕偏航距：飞机实际飞行的航线与计算航线之间的偏离距离。〔17〕下向acc：下向加速度，正常状态下约为一个g；〔18〕后向acc：后向加速度；〔19〕右向acc：右向加速度；〔20〕飞控电压：飞控板电压值，飞控板输入电压12V，检测飞控电压变化，如果太小则操作人员应该控制飞行器回航；〔21〕点火电压：发动机点火电压监控；〔22〕舵机电压：舵机电压监控；〔23〕开机时间：从地面站启动开场计时，作为开机时间；〔24〕起飞时间：飞行高度第一次到达20m后，开场计算起飞时间；〔25〕离起飞点：飞机所处位置距离起飞点直线距离；〔26〕转速RPM：发动机转速监控。〔27〕待飞航程：总航程中剩余航程；〔28〕已飞航程：飞机飞过航程里程数。2.7.2仪表状态图41仪表数据显示上面的四个仪表分别为航速〔地速〕、高度、地平仪〔姿态〕、转速表。下面的3个柱状图分别为飞控电压、舵机电压、点火电压，柱状图左边的两个框分别为电压柱状图的最高最低电压，当不填的时候，默认如上图。用户可随时往上面根据安装的电池数据填写〔仅支持整数，不支持小数〕，以方便观测电压。2.8控制区域图42控制区域图示界面最下方黄色区域为控制区域，控制区域用来操作照相机、降落伞、发动机停车、接收机开关、设定飞行高度等。〔1〕开拍：开场自动拍摄图片，进展等距离的拍摄；〔2〕停拍：停顿自动拍照；〔3〕手拍：点击一次拍摄一张照片；〔4〕取照：提取照片数据，包含各种照片信息，如经纬度、高度、飞机横滚、俯仰角度等数据；在飞行任务完成后，停拍之后，选择该键可下载照片数据，该数据以.txt格式存放在地面站软件安装目录下。注意该操作必须在拍摄完成后关闭飞控电源前，因飞控本身只是暂存照片数据，所以掉电后该数据失去，所以请在关电前下载。〔5〕进入设置/退出设置：选择此功能时，飞控处于设置状态〔此操作须在地面进展〕。☆如果飞控需要陀螺清零处理与开关伞位的捕获操作需要首先进入设置，然后进展操作，当清零陀螺与开关伞位捕获完成后退出设置。〔6〕半自动：飞机处于半自动飞行状态，飞机定高飞行，方向由手动控制，此功能用于测试应用；〔7〕全自动：飞机全自主飞行；〔8〕开/关接收机：控制接收机的开关，当处于开接收机状态时，飞机可由遥控器控制，当处于关接收机状态时，飞机处于完全自主飞行；☆在实际飞行中，手操阶段必须保证接收机翻开状态，当飞行器放远后，防止其他遥控器干扰飞行器正常飞行，建议关闭接收机。〔9〕开伞/危险！：关闭发动机并翻开降落伞；☆注意该操作不可逆；点击后出现如下对话框，选择“是〔Y〕〞，则执行动作，选择“否〔N〕〞，撤销该动作；图43选择对话框〔10〕停车/危险！：关闭发动机；注意该动作同样不可逆；〔11〕设置高度：设置飞行高度；将所需高度输入该选项，例如输入100，即为预设高度100米，点击“高度〞，出现如下对话框：图44选择对话框选择“是〔Y〕〞，观察数据栏内“预定高度〞是否显示“100〞，假设未显示“100〞，再次操作一遍，直到预定高度显示输入值，此时为设置高度成功。假设输入高度低于“100〞，例如输入99，即为预设高度99米，点击“高度〞，出现如下对话框：图45选择对话框此时假设选择“是〔Y〕〞,则出现第二次提示对话框，如下所示：图46选择对话框此功能为防止飞机飞行高度设置过低。〔12〕滑翔俯冲角：仅适用于发动机灭车后为了迫降时用，输入适宜的角度，飞机以该角度俯冲滑翔降落，注意该操作不可逆。2.9地图区域CA2201为用户提供了非常方便的可视化操作界面，使得飞行任务编辑，飞行的监视与实时修改任务变得非常方便。蓝色框内的区域为地图区域，显示电子地图、航线、航点、飞机飞行轨迹。2.10、飞行控制方式无人机进入自动飞行状态时，首先到达预先设定的目标点，如果预设从第一航点开场导航飞行，本飞控为方便操作可将一点设为制式飞行状态，即在第一航点盘旋飞行，选择下一航点后，飞机开场顺次向下一航点飞行，当飞完所有航点之后，自动飞向第一航点或第二航点〔通过参数调整实现〕，如回到第一航点则进入制式盘旋飞行。无论是何种飞行模式，只要满足了飞控到达航点的判断，目标点就会顺序下移。即使满足了到达其他航点的条件，飞控仍然以当前目标点为飞行目标。到达目标点之后，任务舵机和相机根据设置动作。在飞行过程中，可以实时修改飞行的目标点。如果修改的目标点与当前目标点不同，则飞机立刻向修改的目标点飞去；如果修改的目标点与当前飞行的目标点一样，且正处于制式飞行中，则从新开场该点的制式飞行。如果上传的修改航点正好是目标点则飞机立刻朝新的目标点飞去；如果在飞行过程中上传修改了所有航点，则飞机朝目标点新的位置飞去。2.11、飞行数据的记录及回放翻开地面站软件，选择菜单“文件→数据接收〞或者直接按F2，软件将翻开串口并进入和飞控通讯的状态。飞控发送“遥测数据〞，软件接收到数据后，就会生成记录文件名。格式：20080808080808.hj，分别是年月日时分秒。下传的所有数据都存入记录文件中。假设需回放数据，则选择菜单“文件→数据回放〞，软件会跳出选择回放文件的窗口，选择需要回放的文件后进入回放状态。参看文件菜单的数据回放页〔P21〕说明。2.12、相关功能介绍2.12.1、参数调整图47参数显示该对话框用于设置飞行参数，不同的机体参数不同，建议用户采用默认参数，其中“拍照间隔距离〞项用户可以根据实际需要进展设置；〔1〕其中方向、副翼、俯仰到升降、高度到俯仰角共4个通道各有3个参数，分别为P、I、D，如图：图48PID参数PID是自动控制理论里的一种控制方法，PID的意思分别代表了比例、积分和微分。具体是什么意思呢解释如下：

首先，我们有一个状态量，这个状态量在整个过程中，我们希望通过输入一个控制量，使这个状态量发生变化，并尽量的接近目标量。比方，在航线控制中，状态量是飞机当前的飞行航向，目标量是飞机为到达目标点而应该飞行的目标航向，控制量则是我们对其进展控制的方向舵面，或横滚角度。我们通过调整方向舵面、横滚角度来控制飞机的当前飞行航向，使之尽量接近为压航线而应该飞行的目标航向。

那么我们如何给出这个控制量，比方给哪个方向的、多大的方向舵量呢最简单的考虑，是按照当前航向与目标航向的偏差大小来决定给多大的方向舵量：方向舵量p=P*〔目标航向–当前航向〕。这个方向舵量p，就是PID控制里的P局部，即比例局部。

那么，是不是只要有了P，我们的控制就完成了呢实际上有了P，在大多数情况下，我们可以控制飞机朝目标量去接近，但可能会出现一些情况，比方，当飞机的安装有偏差〔我们称之为系统误差〕，导致我们输出一个左5方向舵给舵机的时候，飞机才能直飞；当不给方向舵，即方向舵放在中位时，飞时机右偏。我们想象一下这个时候如果只有P项控制会有什么后果：假设初始状态是飞机飞行航向和目标航向一致，按P输出飞机方向舵应该在中位。而这时候，由于系统安装误差的存在，会导致飞机偏右，于是偏离了目标航向，然后P项控制会输出一个左舵，来修正航向偏差，刚开场的时候由于偏差量很小，输出的这个左舵也很小，于是飞机继续右偏，然后导致这个左舵加大，最终到达5，使飞机直飞，但这时候的飞行航向与目标航向始终存在一个偏差，这就是P的局限，无法修正系统误差。于是I项积分控制就出场了。I项的输出这样定义：方向舵量i=I*(偏差和)。偏差和是当前航向和目标航向的偏差，每计算一次累加一次，一直累加到上次的值，再加上这次计算时当前航向和目标航向的偏差。即这个偏差和是跟以前的累积误差有关的。同样是上面的例子，I项的效果就这样表达：当飞机飞行航向与目标航向始终存在偏差时，I项将这个值累加上，比方说是5度吧，于是在P项之上，再叠加一个I*5的修正量，增加了一个左舵，比方说是2，然后导致飞机的飞行航向与目标航向的偏差会小一些。也许这一次计算输出的控制量并没有完全消除误差，但下一次再计算时，如果还有误差，于是会继续再增加输出控制量，使误差再小，于是经过屡次计算后，使I项始终输出一个左5的舵量，使误差归零。这就是I项的作用，消除系统误差。

D项的意思是微分。为了便于解释，我们假设不存在系统误差，I项为0。比方当目标航向为0度，当前航向为30度时，根据P项作用，会输出一个左舵，假设为左15吧，使飞机向左转向，于是当前航向逐渐减小，比方减小到20度的时候，P项输出的左舵也会减小到左10。那么，当飞机转到0度时，跟目标航向一致时，P项输出方向舵回到中立位，飞机是否就保持0度直飞了呢答案是否认的。由于飞机的惯性，飞机在左转弯时产生了一个左转弯的速率，导致飞机航向回到目标航向无偏差且方向舵回中后，仍然还会继续左转，然后产生负的偏差，P项再输出右方向舵，然后再回中。如果P项适宜，我们看到的就是一个逐渐收敛于目标航向的飞行航向，即先左过头，然后右过头，再左过头，再右过头……最后过头量越来越小，最终到达目标航向。而D项的作用，就是尽量消除这个过头量，使之尽快贴近目标航向。

D项的定义是：方向舵d=D*(当前状态量–上一次的状态量)。在这个例子中，当飞机在从30度的航向，左转弯到0度目标航向的过程中，D项的输出实际上是转弯角速率的比例值，并且方向与P项相反，这样当飞机比拟接近0度目标航向时，由于P值已经很小了，而这时候如果转弯速率不小，D项就输出一个右方向舵，抵消过快的转弯速率，阻止飞机航向到达目标航向后继续冲过头。

最后，方向舵量=方向舵量p+方向舵量i+方向舵量d，为完整的输出。根据飞行的表现，通过对P、I、D系数的调整，最终使输出的控制量能够尽快的控制状态量贴近目标量，并消除系统误差，防止过度震荡。

在完整的固定翼飞控系统中，除了航向通道需要PID控制外，其余需要控制的通道还有：副翼舵->目标横滚角、升降舵->目标俯仰角、目标俯仰角->高度差、油门舵->空速、目标航向->偏航距。〔2〕空速参数：图49空速参数设定空速：设定的目标空速，一般设置为90；空速系数/100：空速和压力的校准系数，一般设为150。〔3〕各角度限制图50角度限制参数爬升角度限制为飞机需爬升时的最大仰角，设置太大时飞机在需要爬升时可能失速，设置太小时爬升速度可能很慢；俯冲角度限制为飞机需俯冲时的最大俯冲角；混滚角度限制为飞机要转弯时的最大修正量，当使用副翼压坡度转弯时，该值为飞机横滚最大的横滚角；当不是使用副翼转弯时〔即方向舵转弯时〕，该值为飞机方向舵的最大限制量；〔4〕安装及控制参数图51关键控制参数安装方式：该参数通常设置为0，即飞行器陀螺正装；假设反装则设置为100；是否混控：该参数通常设置为0，即飞行器常规布局；假设升降副翼混控则设置为100；是否副翼转弯：该值固定填为1，为副翼压坡度转弯。〔5〕其它参数图52其他参数Ⅰ自动起飞迎角：飞机自动起飞时在起飞段爬升时的爬升迎角，这个角度一般比巡航时的爬升迎角大一些。用在自动起飞，一般的用户航拍不用。平放迎角：默认值8；测控频率：默认值1或2，下载飞行数据频率，单位：次/秒。拍照间隔距离：即在拍照启动后每飞多远拍一张照，单位为米。图53其他参数Ⅱ航点提前转弯量：飞机到达离目标点多少米时视为到达目标点。盘旋半径参数〔米〕：制式盘旋时的盘旋半径。2.13、任务载荷说明2.13.1正射云台的安装和调整在设置状态下，遥控器的方向舵和升降舵可分别控制云台的横滚和俯仰，将其微调到适宜的位置，然后从地面站软件的“捕获〞菜单里，采集“舵机云台横滚中位〞和“舵机云台俯仰中位〞，采集成功时地面站软件会弹出对话框。根据云台横滚、俯仰的方向，确认是否方向正确。如果补偿方向反了，则在“下传数据〞->“舵机数据〞里将CH7、CH8根据实际情况选择反向。2.13.2拍照功能的使用说明图54拍照控制键在地面站显示的地图下面，有如上的一些按纽。当按下“手拍〞按纽时，相机快门线会控制相机拍照，这时候“数据〞里显示的“航点/相片〞数里的相片数量会增加1，表示了飞控记载的相机拍照的数量。图55拍照张数对话框〔前为航点数后为照片数〕当用户在飞行过程中随时按下了“开拍〞按纽〔一般由于通信的原因，为了确保按纽成功，可多按下几次〕后，飞控开场根据调整参数里的拍照间隔进展自动拍照，比方该参数设置100，则飞控计算飞机飞行了100米就拍一张照片，“航点/相片〞显示的相片数会根据拍照动作增加，并不断拍摄下去。当用户在飞行过程中按下了“停拍〞后〔同样可多按几次〕，停顿按距离拍照，相片数不再增加。实际上，在任务规划设置航点的时候，在航点里相应的属性位置填入数字，也可使飞机自动到达某点后自动开场按距拍照，或自动停顿按距拍照。比方我们希望飞机在飞到第3点后，从第3点往第4点飞的过程中开场拍照，我们可以编辑航点3的参数，将其“开场拍照〞的位置填写为1〔默认为100，无效〕。我们又希望飞机到达第5点后停顿拍照，于是编辑第5点的参数，将“开场拍照〞填写为0。在整个飞行过程中，飞控就自动到达第3点后开场按间距拍照，到达第5点后停顿拍照。图56拍照设置对话框在拍照完毕后，在飞机降落前或降落后，可对拍照的数据进展提取并记录在文本文件里。条件是不能关闭电源，在地图下方点“取照〞，这时飞控会停顿下发飞机参数，并下发照片的参数，根据照片数量花上数秒至数十秒，地面站软件会将其存在当前目录下的“照片数据.txt〞里。取照不影响飞控或遥控器对飞机的控制。照片数据里存的数据格式为从左至右：照片序号、纬度、经度、气压高度、横滚角度〔左正右负〕、俯仰角〔仰正俯负〕、航向角〔正北为0顺时针为正〕、GPS海拔高度。2.13.3、半自动设置当飞机正常飞行时，会显示飞行状态：图57飞行状态飞行状态可能为“手动〞、“自动起飞〞、“自动巡航〞、“半自动模式〞、“制式状态〞、“所点即所到〞、“就地盘旋〞等。在操作手将飞机切入自动后，一般显示的是“自动巡航〞，飞机在地面时则显示自动起飞。如果用户按下“半自动〞按纽〔为确保通信无误，多按几次〕，则状态切换为“半自动模式〞。这时，飞机将放弃航线，虽然自动定高、自动保持平飞状态、自动控制油门大小保持空速，但飞机的航向则不自动控制，而由用户通过遥控器的方向通道进展控制：即用户打左副翼舵，则飞机左转〔根据设置的方向或副翼转弯，飞机输出左方向舵或压左坡度〕，用户打右副翼舵，飞机右转。在“半自动模式〞下，如果飞机飞出电台控制范围，在设置了参数〔失去联系后数秒内返航〕的情况下，飞机失去联系到达秒数后，会强制转换为全自动模式，并将目标航点设为起飞点，自动飞回头顶。当用户按下“全自动〞后，状态切换为“自动巡航〞，则飞机自动继续回去走航线，全自主控制。2.13.4、高度调整图58高度调整开机后，飞控默认根据规划的航线高度进展定高。但用户如果在“更改高度〞输入框里填入数字，并确认上传后，飞控会放弃航线设置的高度，而以用户当前输入的高度为准，实时调整飞机的飞行高度。当用户希望飞机回到设定的航线高度时，将“高度〞输入框里填0，并确认上传，于是飞机继续按任务规划的航线高度去飞行。2.13.5、开关接收机当飞行器远离起飞点后，为防止其他遥控器干扰，建议关闭接收机。点击“关接收机〞后，GPS数据的时间显示框内有“RC关〞显示，通常开机状态下，显示“RC开〞。两种情况飞控会自动翻开接收机，一为当飞机到达第一点〔起飞点〕后会自动翻开，二是当失去联系超过参数设置的最大联系时间后，自动把目标点设为起飞点，即回头顶，也会自动翻开接收机，这样保证了当电台出现失效时能自动翻开接收机。2.13.6、开伞、停车功能开伞和停车按纽仅在将手动/自动开关切为自动时，或关闭接收机进入自动飞行状态时才有效，手动情况下无效。地面操作员要非常慎重确实保不要误点该两个按纽。需要说明的是：在自动控制状态，点击“停车〞按纽时〔同样为了保证通信的无误，最好多按几次按纽〕，油门通道会输出采集的“停车位〞，将车停掉，此后可以再按下“开伞〞，将伞舱翻开；而如果在没有点击“停车〞的情况下直接点击“开伞〞，则飞控在开伞的同时，也会自动将发动机油门通道输出停车位。2.13.7、自动生成及高级生成航线说明2.13.7.1自动生成航线a．航线编辑对话框右边有一个“自动生成〞按纽；图59自动生成航线操作图示1b．在软件的工具->选项里，“航点设置〞卡里，右下的那个“自动生成航线间隔〞，填写正确的间隔，比方400米，即自动生成的航线平行间距为400米；图60自动生成航线操作图示2c．需要自动生成航线时，航线按如下的规则画：只画4个航点，其中第1、2点为航线的长边，航点3为垂直边〔航线1-2和航线2-3在航拍时一般垂直，不过不垂直也可以自动生成航线〕，航点4对航线编辑不起作用，只是在生成完航线后还保存最后一个点，比方：图61自动生成航线操作图示3点鼠标右键，进入航线编辑，按下“自动生成〞，则出现：图62自动生成航线操作图示4生成航线后，原来的第1点的位置是生成后的第2点。生成后的第1点为了用户编辑方便，自动移动到原来第1点的位置的西南向500米的地方，以方便用户拖动。用户将第1点拖动到飞机的起飞点即完成航线生成。2.13.7.2高级生成航线 高级生成的航线可以进展定点拍照。a．在画航线点右键出来的那个编辑航线对话框〔或选择工具-->编辑当前航线信息〕时，在右边有一个“高级生成〞按纽；图63高级生成航线操作图示1b．在软件的工具-->选项里，“航点设置〞卡里，右下的有个“航线延长距离〞。在航拍时拍摄的照片由于飞行过程中的转弯现象，导致许多照片在拼图时需要舍去，所以绘制航线时需要延长一段距离，“航线延长距离〞即为航线绘制时自动延长一段距离，300即为300米，其中航线延长段不拍摄。图64航线延长距离c．需要高级生成航线时，航线规划类似自动生成航线：只画4个航点，其中第1、2点为航线的长边，航点3为垂直边〔航线1-2和航线2-3在航拍时一般垂直，不过不垂直也可以自动生成航线〕，航点4对航线编辑不起作用，只是在生成完航线后还保存最后一个点，比方：图65高级生成航线操作图示3点鼠标右键，进入航线编辑，按下“高级生成〞，则出现：图66高级生成航线操作图示3生成航线后，原来的第1点的位置是生成后的第3点。生成后的第1点为了用户编辑方便，自动移动到延长后第2点的位置的西南向500米的地方，以方便用户拖动。航线两端分别延长相应距离〔航线延长距离内设置〕，延长距离用于飞行器转弯，不拍照；用户将第1点拖动到飞机的起飞点即完成航线生成。航线属性如下所示：图67高级生成航线的航线属性 该方式生成的航线实现定点拍照功能。例如：在航线属性的对话栏内，第三点“开场拍照〞栏显示“2〞，表示在该点附近处开拍，并从该点开场按照一样的间隔距离推算出拍摄点，然后进展定点拍照；第七点“开场拍照〞栏显示“3〞，表示该行带的拍摄点平行于上一条行带的各点，依次类推其他行带。该航线属性为自动生成，不需修改，假设修改为1，只是单纯的开拍，不能实现定点拍照功能。通信链路不通时拍摄点不显示，但拍照过程在继续。如以下列图，橙色点即为拍照点。图68定点拍照2.13.8.文件与文件夹在安装目录下存在一些文件夹，分类保存了一些记录文件数据，具体分类见下表。文件夹文件类型扩展名airlines航线文件，Mapinfo表Tab格式.tab,.datMap电子地图文件.gst,.tab,.datrecord飞行记录文件.rec,.txt照片数据下载的航拍照片位置数据.txt2.14、现场调试〔重要〕2.14.1、开机步骤〔1〕翻开地面站电源，连接好地面笔记本计算机，启动地面站软件，按F2进入接收状态；〔2〕翻开遥控器，给飞机翻开设备电〔即启动飞控计算机和电台〕，3秒后地面站应该收到测控数据；〔3〕检查各传感器状态：a、气压高度为0米左右上下3米跳动，实际空速在0~30内跳动；否则可以选择“工具〞菜单里的“高度清零〞；b、IMU传感器的“下向acc〞〔即下向加速度，重力加速度〕在1个g附近跳动，前向acc和右向acc根据摆放姿态也有一定的值并跳动；c、飞控电压应在11~13V〔根据电池电压〕显示，并以1秒2次的频率跳动；d、GPS时间应该在按秒增加，在定位后时间、日期应该和当地真实时间一致；〔4〕检查遥控器和各舵面：a、操作遥控器，看动作和“手控舵位〞表格里显示是否一致，及正反向与实际舵面是否一致；检查开伞是否有效；b、检查手动、自动切换是否有效，检查“接收〞、“电台〞模式切换是否有效，检查F/S设置是否有效〔关遥控器检测，应该切换到“自动〞、“电台〞模式〕；c、检查切到自动模式下，开伞通道、油门通道是否有效，以确定是否有效捕获了开关伞位、油门最大最小和停车位；〔5〕检查并上传任务航线：a、规划一个航线，或从硬盘上加载一个以前规划好的航线，检查航点数、各航点的设定高度、制式航线设置是否适宜；b、上传航线，检查各航点是否变为蓝色以确定是否上传成功，并检查“航点/相片〞表格里显示的总航点数是否与上传的航点数一致，如果不一致则需要重新上传；各航点未变成蓝色的，可以重新上传或单点上传；c、点击“擦除机载航点〞图标〔那个小红叉〕，将变为蓝色的航点恢复成红色；然后选择“工具〞里的“下载航线〞，将机载航点下载到地面站比照，如果变为蓝色，说明飞控里存储的航线和地面站航线一致，表示航线检查无误；否则需要重新上传航线；d、目标编号应该为1，并且第1点的参数“制式航线〞应在1-7范围，说明起飞后先飞到起飞点，然后进制式航线在头顶盘旋；e、设定高度为航线设定的高度，如果需要手动调整高度，则在右下角的“高度〞框里，填写要设定的高度并点“高度〞按钮，确认后再检查“设定高度〞是否设置成功；〔6〕检查“参数调整〞，尽量不要调整任何参数，用户最多只能调整一下“拍照间隔距离〞；〔7〕检查手动拍照是否可控制相机拍照；〔8〕发动机着车，检查姿态角的变化情况，应该不