StarryPilot飛控使用手冊(cè)

1、StarryPilot飛控使用手冊(cè)2018年12月21日目錄1概述62環(huán)境搭建72.1 git72.2 Python82.3 Scons82.4 gcc-arm-none-eabi92.5 QGroundControl92.6 固件編譯102.7 下載程序到Pixhawk113飛控使用說(shuō)明123.1 Log日志系統(tǒng)123.2 傳感器校準(zhǔn)方法121概述近年來(lái)無(wú)人機(jī)應(yīng)用市場(chǎng)日趨火熱，無(wú)人機(jī)開(kāi)始被應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域之中，比如航拍，植保，運(yùn)輸，安防等。隨著應(yīng)用場(chǎng)景的增加，對(duì)于無(wú)人機(jī)的大腦一飛控，的性能和功能要求也變得越來(lái)越高。國(guó)內(nèi)具有一大批優(yōu)質(zhì)的無(wú)人機(jī)企業(yè)，如DJI，零度，億航，極飛等?？墒沁@些企業(yè)的飛控

2、系統(tǒng)并不開(kāi)源，而開(kāi)源飛控市場(chǎng)卻基本被國(guó)外所壟斷，比如APM, PX4, Autoquad等，國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有一款開(kāi)源飛控可以與之抗衡，在國(guó)際上也沒(méi)有令人熟知的“國(guó)產(chǎn)”開(kāi)源飛控。正是基于開(kāi)發(fā)出一款世界知名的中國(guó)的開(kāi)源飛控，我從2016年開(kāi)始了StarryPilot這個(gè)項(xiàng)目。飛控的設(shè)計(jì)理念是一款輕量，功能強(qiáng)大的飛控，主要面向科研和無(wú)人機(jī)行業(yè)應(yīng)用，使得無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)更加普及，也更容易將無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)。StarryPilot飛控包含以下特色：· 使用RT-Thread嵌入式操作系統(tǒng), Fatfs文件系統(tǒng)，完整的系統(tǒng)功能支持(如跨進(jìn)程通信，文件管理，參數(shù)系統(tǒng)等)· 基于Pix

3、hawk硬件平臺(tái)開(kāi)發(fā)，完美支持Pixhawk硬件· ADRC控制和PID(串級(jí))控制· 支持Mavlink協(xié)議(QGC地面站)· 支持Gazebo硬件在環(huán)(HITL)仿真· Msh指令系統(tǒng)，提供豐富以及可擴(kuò)展的系統(tǒng)指令· Log日志系統(tǒng)，方便抓取飛行日志信息，并提供相應(yīng)的日志查看工具。· 基于最小二乘法的最優(yōu)橢球擬合校準(zhǔn)算法(可校準(zhǔn)零偏誤差，縮放誤差，非正交誤差)，可用于磁力計(jì)和加速度計(jì)的校準(zhǔn)StarryPilot系統(tǒng)框架如下圖所示：2環(huán)境搭建2.1 git下載地址：/正常下載安裝即可，

4、用于下載StarryPilot源碼。安裝完畢后將git安裝路徑（如D:Program FilesGitbin）添加到用戶環(huán)境變量中。添加方法：搜索并選擇：查看高級(jí)系統(tǒng)設(shè)置->高級(jí)->環(huán)境變量2.2 Python安裝Scons需確保擁有Python環(huán)境，大部分的Scons并不支持Python3，建議安裝Python2.7，下載地址如下：/download/releases/2.7.1/安裝時(shí)可以選擇Install Just for me，否則后面使用Scons時(shí)可能會(huì)提示Python不在注冊(cè)表，需額外修改Python源文件。安裝完成后將Pyt

5、hon路徑(如C:Python27)添加到環(huán)境變量中。2.3 Scons由于飛控固件在Rt-thread框架下編寫(xiě)，Scons同樣不建議安裝最新的3.0.1版本，否則可能會(huì)出現(xiàn)如下錯(cuò)誤。Win用戶選擇scons-2.5.0-setup.exe即可，下載地址如下：安裝完后將路徑添加到環(huán)境變量中（如C:Python27Scripts）。2.4 gcc-arm-none-eabi需安裝2018年7月最新版本，下載地址如下。安裝完成后可在Windows Power Shell中檢查安裝是否成功，測(cè)試命令分別圖1 Python測(cè)試圖2 Scons測(cè)試圖3 gcc-arm-none-eabi測(cè)試2.5 Q

6、GroundControl需下載最新版本，下載地址如下：2.6 固件編譯在英文目錄下git bash并輸入一下命令從github上下載源碼：git clone 下載完成后，打開(kāi)StarryPilotstarry_fmuProjectstm32f40xrtconfig.py將編譯器路徑修改如下：打開(kāi)VSCode，導(dǎo)入飛控項(xiàng)目，選擇starry_fmu/Project/stm32f40x右鍵打開(kāi)終端。在終端中輸入scons j4圖1 打開(kāi)終端圖2 編譯2.7 下載程序到Pixhawk打開(kāi)GQC，將編譯生成的.bin文件下載到pixhawk中即可。圖1 下載完固件后，需要安裝虛擬串口驅(qū)動(dòng)STM32

7、Virtual COM Port Driver(V1.3.1)在QGC中配置串口，波特率設(shè)置為57600，即可連上飛控。3飛控使用說(shuō)明3.1 Log日志系統(tǒng)StarryPilot支持Log日志系統(tǒng)以供用戶記錄飛行日志方便后續(xù)驗(yàn)證調(diào)試算法。日志開(kāi)始命令和結(jié)束命令分別為：log start 1.BINlog stop3.2 傳感器校準(zhǔn)方法StarryPilot支持兩種傳感器校準(zhǔn)方法：Mavlink和飛控指令系統(tǒng)，推薦后一種方式。校準(zhǔn)指令為：calibrate acc、calibrate gyr、calibrate mag。其中，可以在指令后方添加額外命令行以實(shí)現(xiàn)更多功能。加速度計(jì)校準(zhǔn)時(shí)需要在校準(zhǔn)命

8、令后添加-rotated_fitting或-r以表示校準(zhǔn)時(shí)的旋轉(zhuǎn)矩陣只有對(duì)角線非0。對(duì)于加速度計(jì)和磁力計(jì)而言，可以用過(guò)指令實(shí)現(xiàn)保存校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以在Matlab中查看校準(zhǔn)效果，命令如下：calibrate acc -rotated_fitting -save_file=ACC.TXT calibrate mag -save_file=MAG.TXT額外命令請(qǐng)查看calibration.c中的handle_calibrate_shell_cmd()函數(shù)查看。具體校準(zhǔn)流程請(qǐng)分別查看calibrate_gyr_run()、calibrate_acc_run()、calibrate_mag_run()三個(gè)函數(shù)。QGC校準(zhǔn)結(jié)果見(jiàn)下圖：圖1 加速度計(jì)校準(zhǔn) 圖2 磁力計(jì)校準(zhǔn) 其中，加速度計(jì)校準(zhǔn)時(shí)需要將xyz三軸的正負(fù)方向共六面分別靜置，靜置后輸入”Y”讓飛控采集傳感器數(shù)據(jù)。導(dǎo)航坐標(biāo)系定義為北東地（NED），對(duì)應(yīng)的機(jī)體坐標(biāo)系是機(jī)頭為x軸，右手為y軸，下方為z軸。陀螺儀校準(zhǔn)時(shí)需將機(jī)體靜置一段時(shí)間，磁力計(jì)校準(zhǔn)時(shí)需在各個(gè)軸向上旋轉(zhuǎn)飛控2到3圈。在校準(zhǔn)完成后可以將數(shù)據(jù)用Matlab進(jìn)