開源飛控簡(jiǎn)介

開源飛控是建立在開源思想基礎(chǔ)上的自主飛行控制器項(xiàng)目，Pixhawk開源飛控具有豐富的學(xué)習(xí)資料，自定義功能開發(fā)，使用功能豐富，趣味性強(qiáng)，它同時(shí)包含開源軟件和開源硬件，而軟件則包含飛控硬件中的固件和地面站軟件。

豐富的傳感器接口，使開源飛控具有在不同使用場(chǎng)景下有不同的傳感器設(shè)備支持和自定義開發(fā)。

隨著開源飛控系統(tǒng)的不斷發(fā)展，從第一代Pixhawk開源飛控發(fā)展至今，開源飛控已經(jīng)擁有完善的開源硬件、開發(fā)環(huán)境和社區(qū)論壇，采用全集成的硬件架構(gòu)，對(duì)多處硬件做出了改進(jìn)，包括主控處理器；加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)組合慣性測(cè)量單元（IMU）。

飛控是一架無人機(jī)的核心，但是，如果沒有其他外部設(shè)備的輔助，隨著使用場(chǎng)景的變化，無人機(jī)也無法正常飛行。

以下連接圖系統(tǒng)中展示了無人機(jī)飛控常用的硬件設(shè)備連接，并闡述了每一個(gè)部件的使用功能。可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)自主飛行、高精度定位、地面站調(diào)參、數(shù)據(jù)和視頻傳輸、自主避障、室內(nèi)定位、精準(zhǔn)降落等飛行功能。

cube 開源飛控設(shè)備連接圖

設(shè)備模塊介紹

cube開源飛控：搭載高性能的STM32H753主處理器和STM32F100協(xié)處理器芯片，有著高速數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，擴(kuò)展豐富的傳感器接口，可以在不同的場(chǎng)景下，連接相應(yīng)傳感器，為飛行提供更多選擇和應(yīng)用。飛控使用開源固件可以支持多種機(jī)型，有：無人車、無人船、多旋翼、固定翼、垂直起降固定翼、直升機(jī)、潛水艇。支持全自主航線、關(guān)鍵點(diǎn)圍繞、鼠標(biāo)引導(dǎo)、FollowMe、自主調(diào)參等高級(jí)飛行模式。雙冗余電源接口，電源模塊5．3V供電。

USB：可為飛控?zé)浌碳驼{(diào)參。

蜂鳴器：發(fā)出不同的提示音組合，提示飛控當(dāng)前的狀態(tài)。

高精度多頻差分定位導(dǎo)航GPS：使用CAN接口通信，設(shè)備分為基站和移動(dòng)站，采用載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)，即RTK技術(shù)（Real － time kinematic），實(shí)時(shí)提供觀測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)送給用戶站進(jìn)行求差解算坐標(biāo)，即用戶站接收GPS衛(wèi)星的載波相位與來自基準(zhǔn)站的載波相位組成相位差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，并給出厘米級(jí)定位精度，大大提高無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的精準(zhǔn)飛行。（Here3供電為5．3V，HerePro外接供電為5．3－40V最高兼容60V）

光流定位模塊：使用CAN接口通信，集成激光雷達(dá)，光流相機(jī)和6D IMU（ICM20602），激光雷達(dá)用于更好的高度檢測(cè)和精準(zhǔn)降落檢測(cè)，配合光流相機(jī)進(jìn)行X，Y運(yùn)動(dòng)軸捕捉和6D IMU用于姿態(tài)角檢測(cè)，進(jìn)而組成完整的光流定位系統(tǒng)，可用于無GPS情況下的位置定位。5．3V供電。

CAN舵機(jī)：選擇設(shè)備模塊，通?？捎糜谝恍┦褂迷O(shè)備的固定裝置、投放裝置和機(jī)械手臂等。

數(shù)傳模塊：用于飛控與地面站通信，作為數(shù)據(jù)傳輸和控制的一種方式，作為遠(yuǎn)程串行通信設(shè)備，最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)40KM，5．3V供電。

Herelink圖數(shù)傳遙控一體設(shè)備：具有數(shù)據(jù)傳輸，視頻回傳，地面站調(diào)參和控制， 遙控器控制等功能，使多路復(fù)雜的設(shè)備集成化小型化，可以輸入兩路高清視頻，傳輸距離可達(dá)20KM。6－12．6V供電。

云臺(tái)、相機(jī)設(shè)備：使用相機(jī)云臺(tái)時(shí)，無人機(jī)飛行過程中，相機(jī)云臺(tái)可為相機(jī)增加穩(wěn)定效果，使高清相機(jī)的回傳視頻穩(wěn)定而清晰，云臺(tái)和相機(jī)可根據(jù)機(jī)架類型機(jī)架大小而決定，相機(jī)可以使用高清相機(jī)和紅外相機(jī)等。云臺(tái)供電12V。

激光雷達(dá)模塊：可以連接飛控的串口或I2C通信，可以實(shí)現(xiàn)無人機(jī)精準(zhǔn)的激光定高和避障，5．3V供電。

IR－LOCK精準(zhǔn)降落模塊：分為紅外鎖定傳感器和紅外信標(biāo)，紅外鎖定傳感器連接至飛控的I2C接口通信，把紅外鎖定傳感器安裝在無人機(jī)底部中間位置，鏡頭朝向地面，把紅外信標(biāo)放置于降落位置，在LAND降落模式下，紅外鎖定傳感器會(huì)檢測(cè)地面的紅外信標(biāo)，并做到精準(zhǔn)著陸。5V供電。

動(dòng)力電池：電池是無人機(jī)中所有設(shè)備的供能來源，所以選擇一塊好的，穩(wěn)定的電池是必要條件，在實(shí)際飛行過程中它按多少的倍率放電，主要取決于電調(diào)和電機(jī)的功率和其他負(fù)載的電流消耗。最好是選擇正規(guī)品牌電池，可以保證電池儲(chǔ)電性能、放電性能和散熱性能。

電源模塊：電源模塊主要用于精準(zhǔn)的電流電壓檢測(cè)，可以在地面站上實(shí)時(shí)查看電池的電流電壓情況，根據(jù)無人機(jī)使用的電池電壓大小不同，相應(yīng)的電源模塊也應(yīng)選擇合適的電壓大小。

降壓模塊：主要將大電壓轉(zhuǎn)換為小電壓，給飛行系統(tǒng)中其他低電壓設(shè)備供電，連接圖中的轉(zhuǎn)換電壓為5．3V或12V。

無刷電調(diào)：全稱電子調(diào)速器，它根據(jù)控制信號(hào)來調(diào)節(jié)電機(jī)的啟動(dòng)、停止和轉(zhuǎn)速，電調(diào)上都會(huì)標(biāo)出它最高的使用電流，例如：200A，14S（使用電壓），通常根據(jù)電機(jī)的KV值大小和功率來選擇電調(diào)。

無刷電機(jī)，槳葉：無刷電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子組成，電機(jī)其主要參數(shù)有xxxxKV，xxxx，例如：8727，150KV，8727代表定子尺寸為87mm X 27mm （電機(jī)轉(zhuǎn)子的直徑 X 電機(jī)轉(zhuǎn)子的高度），150KV值：電機(jī)的轉(zhuǎn)速（空載）＝KV值X電壓；例如KV150的電機(jī)在50V電壓下它的轉(zhuǎn)速（空載）就是7500轉(zhuǎn)／分鐘。無刷電機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)就是高效，穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)。電機(jī)在整個(gè)飛行系統(tǒng)中起到提供動(dòng)能的作用，槳葉是將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的功率轉(zhuǎn)化為動(dòng)力的裝置。在整個(gè)飛行系統(tǒng)中，槳葉主要起到提供飛行所需的動(dòng)能，槳葉按材質(zhì)一般可分為尼龍槳，碳纖維槳和木槳等。電調(diào)電機(jī)槳葉都是互為搭配，需根據(jù)使用場(chǎng)景和使用要求選型。

目前的開源飛控系統(tǒng)在軟件、人工智能以及云應(yīng)用方面進(jìn)行革新。有高精度定位、集群飛行、圖像識(shí)別、自主避障、自動(dòng)跟蹤飛行等高級(jí)飛行功能，向機(jī)器視覺、集群化、開發(fā)過程平臺(tái)化的方向發(fā)展。

開源飛控的發(fā)展集合了數(shù)百上千個(gè)優(yōu)秀開發(fā)者的智慧，這才能在短短的幾年時(shí)間內(nèi)開發(fā)出功能如此強(qiáng)大的產(chǎn)品，雖然往后開源飛控會(huì)以不同的方式發(fā)展，但是我相信會(huì)有更好的明天在等待著我們?nèi)ヌ剿?，這是許許多多飛控愛好者們的共同愿景。在人工智能技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)飛快發(fā)展的今天，開源飛控也會(huì)緊跟步伐向更智能的時(shí)代發(fā)展。有所期待，有所熱愛。
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