開源飛控演算法

1. 多軸Pixhawk飛控與大疆NAZA比較

Naza-M 特性

• All In One設計

• 先進的姿態穩定演算法

• 多種飛行控制模式/智能切換

• GPS模塊擴展/精準定位懸停

• 智能方向控制

• 失控保護模式

• 低電壓保護

• 掰桿啟動模式

• 掰桿停止模式

• S-Bus和PPM接收機支持

• 支持的多旋翼類型

• 雲台增穩

• 遠程調參和固件升級擴展

2. 怎麼自製一個四旋翼的飛行器

我總結四軸飛行器 主要幾種玩法吧：
1.玩硬體
2.玩軟體
3.玩組裝
4.玩遙控
現在的小四軸可玩性很強，放在口袋裡，掏出手機遙控，想飛就飛了。

如果是用arino 的開源飛控那就主要是調試參數，學習下姿態演算法神馬的
大四軸可以玩高大上的航拍 玩定高定點
arino 的開源四軸：
MultiWii
如果LZ也想玩硬體的話，用STM32做四軸是個不錯的選擇
crazyflie：Bitcraze德國MK:MikroKopter • Home
匿名四軸：不思帶你【從零開始】做四軸！！！(強勢整理搬運版)圓點博士：圓點博士微型四軸飛行器我的開源四軸：四軸文章列表 從零做四軸飛行器

3. 如何用開源飛控PIXHAWK進行開發

想快速開發一個飛控，那首先要做的是了解apm的各種參數配置，了解每個參數的影響和起作用的代碼功能塊，用apm適配自己的機型還是需要修改，優化，和裁剪。正如克里斯安德森說希望APM做無人機行業的安卓，但是安卓的性能也只能是差強人意，比無人機行業的IOS大疆創新來說還差很多。
飛控行業或者研究領域應用，例如開發測繪手機app，無人機送快遞等等（傾向於demo性質）...這種應用不需要做一個飛控，首先大概了解飛控的原理，然後只要掌握apm的控制數據協議即可。
發燒級的愛好者或者開發者，迫切的想要了解apm的大部分演算法和邏輯，這個真的需要較長的時間，大致的思路就是：底層驅動－》感測器數據和物理意義－》姿態解算－》PID控制器－》飛行模式切換－》參數調優（包含gps懸停剎車什麼的很細但是影響手感和性能的參數）初學只是去看apm而不是自己動手去做很難搞懂，建議還是自己做飛控，哪怕復制apm部分功能代碼，做飛控的學習順序和讀飛控一樣，但對於apm這樣一個系統工程相對來說模塊更分立。

4. adrc為什麼常用於無人機控制

因為ADRC在無人機領域的熱度很高，其演算法性能優異，比PID略好，先進的控制演算法如果根據其特點，找到合適的控制迴路應用，效果十分不錯的。

ADRC的解決辦法就是：

安排一個過渡過程，將階躍變化變得柔和。

設計非線性控制率。

設計擴張狀態觀測器ESO，估計反饋數據和干擾。

TD主要安排一個柔和的目標值輸入，這樣避免了PID演算法快速響應與超調的矛盾。PID中，要想響應快速，必須增大P項，而增大到一定程度，又會有超調。

NLSEF的話，主要是解決一個「小誤差大增益，大增益小誤差」的問題，比如開源飛控arpilot中採用的sqrt控制器就是一個P控制的變型。

工作原理:

跟蹤微分器的作用是安排過渡過程，給出合理的控制信號，解決了響應速度與超調性之間的矛盾。擴展狀態觀測器用來解決模型未知部分和外部未知擾動綜合對控制對象的影響。雖然叫做擴展狀態觀測器，但與普通的狀態觀測器不同。

5. 無人機飛控類別

四軸之所以能夠流行起來，全仰仗於飛控技術的提升。飛控是飛機的大腦，它基本上就是一塊集成了很多感測器的大腦。它接收飛手發送的指令，並通過控制馬達讓飛機達到預期姿態。幾乎所有的飛控都內置慣性導航系統IMU.一些高級的點飛控還會內置氣壓感測器和電子指南針。除了內置的感測器以外，飛控還可以外接很多其他外圍設備，比如GPS、LED、雷達等。接下來我將教大家如何選擇無人機飛控。

選擇飛控固件

固件就是在硬體上跑的飛控軟體，一般情況的不同的硬體對應有不同的固件，但是有些流行的固件也可以同時兼容好多種硬體。比較流行的固件有 Betaflight、PX4、Cleanflight、KISS、Raceflight 等。

由於飛控理論相對來說相對來說還是開放的，很多固件也都是開源的，所以對於本身飛行演算法來說其實並沒有什麼好爛之分。在選擇的時候主要考慮固件的成熟度，擴展能力，以及上位機配套軟體的便利性。由於每個固件的上位機軟體區別還是比較大的，所以有一定的學習成本需要考慮進去。

如果你不知道怎麼選的話這里有個建議就是，單純飛穿越機選擇Betaflight，如果想深入學習飛控演算法並在將來嘗試進行飛控開發，選擇PX4。

處理器

[圖]

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選擇處理器

這里的處理器指的是飛控 上面主MCU，飛控的MCU一般會選擇stm32系列，所以會有F1, F3, F4 and F7等。 目前來說F1的性能已經不太夠用了，現在主流的是F3和F4的MCU，當然高端點的飛控就直接上F7了，尤其是PX4的高級飛控。

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選擇介面

這里說的介面主要說的是可以外接外圍設備的介面，一般有UART、IIC、SPI等。介面的數量受所選的MCU所限制，最終由硬體電路決定留出多少介面，有些飛控為了減少板子尺寸並沒有把所有可用的介面給預留出來。下表是每種MCU可以支持的串口數量。

F1F3F4F72 UART』s3-5 UART』s3-6 UART』s7+ UART』s

介面數量決定了可以外接多少個外圍設備，可以根據實際情況進行選擇。

另外，SPI能夠達到的速度比IIC好高，IIC最大隻能達到4KHz。而且SPI是全雙工的，所以在SPI和

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選擇慣性導航晶元

典型的慣性導航晶元可參考下表

IMU支持的通訊協議最大的采樣頻率MPU6000SPI, i2c8KMPU6050i2c4KMPU6500SPI, i2c32KMPU9150*i2c4KMPU9250*SPI, i2c32KICM20602SPI, i2c32KICM20608SPI, i2c32KICM20689SPI, i2c32K

*其中MPU9150 相當於MPU6050加AK8975指南針，而MPU9250相當於MPU6500加AK8975。

目前來說，使用最廣泛的是MPU6000，雖然說它的采樣頻率只有8kHz，但是它的抗噪魯棒性很好，一般不推薦使用MPU6500和MPU9250，它們雖然采樣頻率很快但是采樣出來的數據雜訊也很高。

采樣頻率本身是個雙刃劍，如果在干凈的電源下面，采樣頻率越高，數據越平滑。但是如果是帶有電調和馬達干擾的電源下面，采樣頻率過高並不能帶來好處，數據可能比低采樣頻率采出來的數據更糟糕。

有些飛控會單獨把慣性導航模塊外置，然後墊個海綿墊進行緩沖。如果沒有外置的話，最好在飛控安裝的時候將整個飛控安裝在海綿墊上面。

[圖]

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選擇功能模塊

飛行控制演算法是飛控的基本功能，但是還有很多其他的功能也很值得考慮。

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選擇OSD

OSD能將飛行信息顯示在FPV屏幕上，比如電池電壓，飛行時間。攝像頭將圖像數據傳入飛控，飛控會將飛行信息跟圖像數據融合並一並發給圖傳，圖傳可以將帶有OSD的信息發回FPV顯示器顯示。有些還可以支持通過OSD調整參數。

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選擇電流計

飛控能夠通過電流計能夠計算出當前剩餘的電量，這比單單測量電池電壓要好的多。它能更准確的讓你留出降落時間。

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選擇黑盒子

黑盒子聽起來高達上，其實這里只是一個SD卡，飛控可以把飛行數據寫到SD卡上方便後面的分析。這個對於調節PID來說是特別有用的。

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選擇安裝尺寸

安裝尺寸在寫機架的時候也有聊到過，主要是為了保證飛控能夠准確的安裝在飛機上。

通用的飛控尺寸有 30.5×30.5mm, 20x20mm和16x16mm等. 5寸漿或者更大的機架一般使用30.5×30.5mm的飛控，更小點的使用20x20mm的飛控，而16x16mm也在100mm以下的機架上流行起來了。

[圖]

注意事項

如果有幫助到你的麻煩點個贊。

6. 請問Pixhawk是比較好的開源飛控板了吧是否支持自己編寫飛控代碼還是指支持PID調參而已呢

apm系列裡頂級的了。
裡面預置了PID的飛控程序，可以只調參就能飛，
但作為開源飛控，當然也可以自己編程。
性能做一般的飛控肯定夠用，其實性能跟你寫演算法的能力也相關。

詳細的東西，你可以去相關論壇里逛逛問問。

BTW：你是Michael Dou·bi？

7. 四旋翼飛控里 為什麼一定要用四元數用歐拉角不一樣嗎 就算用四元數也是將四元數轉化為歐拉角進

四元數多是用在中間環節，在最終的PID輸出的時還是用的歐拉角。
我認為造成這個現象的根本原因是抄襲！！對，就是抄襲。
通過6軸或者9軸融合姿態角的演算法有兩種，這兩種我記得沒錯的話是英國人開發的(國籍可能記錯了)，並開源了，國內的那些沒有研發能力的團體和個人就是用的這個演算法，而那個演算法的中間環節均為四元數，輸出是歐拉角。
我也是沒有研發能力的個人，所以也不能透徹理解這個轉換的意義，猜測可能是像拉式變換或者傅立葉一樣，通過一種域的變換使計算過程簡便，也就是三維的'復數域'，再可能是通過四元數防止計算過程中出現超過歐拉角表示範圍的問題。四元數在旋轉合成方面會方便一些，計算量也少於歐拉角，但是！姿態演算法里根本沒有四元數的旋轉合成。
國內的開源的四軸代碼都是這樣，還有以前看的一個開源代碼開始還是開源的，後來還有限制了，就那破代碼，也就開發者自己還覺得不錯了。
這些代碼沒有核心的姿態演算法的開發能力，就在感測器的數據上'下功夫'，就是被玩壞的濾波器，MWC用的滑動均值濾波、互補濾波簡單明了，可靠有效，但是我們的開發者不這么認為，不用上橢圓濾波器，多階低通濾波器，卡爾曼濾波這些復雜的演算法就是低端的體現，浮點運算隨心情寫，也不管用不用的上，能用浮點絕不定點，這都還好，反正他們用的晶元完成他們的代碼就是用大炮打蚊子，有的是資源沒用，雙精度都算的過來。
其中我最受不了的就是他們的卡爾曼濾波了，那個叫卡爾曼？天啟者 卡爾瑪吧。那都什麼演算法啊，有什麼用，定義個QR就開始計算了，幾個矩陣就高大上了，完全的低通性能，就是抑制dv/dt,確實給信號的波動減少了同時也把感測器的中高頻信號給過濾掉了，這個可以，問題是中高頻都濾掉了，控制頻率給提到400+hz是什麼意思，信號帶寬給限制到了100hz，再把控制頻率給升高，有什麼用？有什麼用？
說的這些都是我能看到源碼的演算法，當然有很多沒有公開源碼的好的演算法，國內的牛人很多很多，只是他們專注於賣套件，誰都想把自己的勞動有回報，也不會公開，就是這個情況。
開源的國內代碼就是這個質量，別想有什麼突破，心態就是這樣，別想短時間內有突破。
廢話說了一堆也沒解決你疑惑，實在抱歉。

8. 學無人機，哪個培訓機構好

根據目前相關法律要求，空載大於 7.5kg 的飛行器，需要持證進行飛行，其他機型暫未規定。目前官網銷售的消費級無人機，均不到 7.5kg ，直接在民航網站實名登記即可。

國內無人機飛行員認證有以下三類：UTC認證、 AOPA 認證、 ASFC 認證。如果想學習更多的無人機知識，或者想往職業方向發展，可以進入進行慧飛學院了解。
慧飛無人機應用技術培訓中心，是全球無人機領軍企業——DJI 大疆創新的全資子公司，為客戶提供無人機培訓服務。慧飛採用國內首個專注於無人機應用技能的UTC培訓體系，該體系由中國航協通航分會與中國成人教育協會聯合推出。分為航拍、植保、巡檢、測繪、安防五大專業，讓客戶將先進的無人機技術應用在工作中，獲得領先的效率、安全性與成果。慧飛在近年來陸續為新華社、中央人民廣播電台、國家電網、南方電網、各地公安局等數十家大型企業提供員工培訓服務。

9. 如何用開源飛控Pixhawk進行二次開發

以下所描述的都是針對px4原生固件，此外，由於固件更新過於頻繁，本文描述的是15年7月的固件，主要是舉例，有改動的話，自己再研究研究吧（後面換cmake編譯方式了，改動蠻大）。

既然要做開發，第一步就是搭好開發環境，根據我的經驗，最好是在linux環境下編譯，這樣效率會很快，以前在windows下編譯，經常40分鍾以上，這樣就太影響開發了；
第二步，大概了解下固件的架構，

如果只涉及應用層的開發，那底層的nuttx系統就可以繞過去了，一般，最好先把uorb模塊的機制整明白就好了，從uorb入手，了解每個話題的來源以及作用，整理數據流，清楚每個模塊之間的關系即可，比如，要實現手動模式，哪些模塊互相交互，auto模式，又有哪些模塊起作用，
如果涉及相應演算法的開發，要學會定位到相應的演算法模塊，甚至具體到哪些代碼，比如，你想試驗你的姿態估計演算法，那你就將姿態估計模塊替換掉即可，不過相應的介面仍需要和px4環境一樣，以姿態估計為例，最後要發布你的vehicle_attitude話題，不然無法與其他模塊交互；

另外，不要試圖在代碼中找main函數，那是單片機思維，你只需看啟動腳本即可，\ROMFS\px4fmu_common\init.d\rcs；
第三步，針對你的具體情況，定位相應的模塊，進行精讀研究，雖然模塊基本是用C++寫的，但是不會C++也沒關系，畢竟又不是讓你寫，本人倒目前為止，也不會C++，配合注釋，看明白就好了，比如，整理下mavlink的控制流程；

px4原生固件模塊列表：
系統命令程序
mavlink –通過串口發送和接收mavlink信息
sdlog2 –保存系統日誌/飛行數據到SD卡
tests –測試系統中的測試程序
top –列出當前的進程和CPU負載
uORB – 微對象請求代理器-分發其他應用程序之間的信息
驅動
mkblctrl–blctrl電子模塊驅動
esc_calib –ESC的校準工具
fmu –FMU引腳輸入輸出定義
gpio_led –GPIOLED驅動
gps –GPS接收器驅動
pwm –PWM的更新速率命令
sensors –感測器應用
px4io –px4io驅動
uavcan –uavcan驅動
飛行控制的程序
飛行安全和導航
commander –主要飛行安全狀態機
navigator –任務，失效保護和RTL導航儀
估計姿態和位置
attitude_estimator_ekf –基於EKF的姿態估計
ekf_att_pos_estimator –基於EKF的姿態和位置估計
position_estimator_inav–慣性導航的位置估計
multirotor姿態和位置控制器
mc_att_control–multirotor姿態控制器
mc_pos_control –multirotor位置控制器
fixedwing姿態和位置控制器
fw_att_control –固定翼飛機的姿態控制
fw_pos_control_l1 –固定翼位置控制器
垂直起降姿態控制器
vtol_att_control –垂直起降姿態控制器
最後提一句，多看看官網的說明，另外根據本人的經驗來看，由於大框架，代碼人家都寫好了，通常你要加功能，所修改的也就幾行代碼而已，舉例說明，比如px4固件只能在手動模式解鎖，假如我要修改成定高模式解鎖