初学四旋翼之光流定点

本项目使用px4flow模块测速，与飞控的通讯方式为I2C。

安装时因注意光流模块与飞控的方向。

（一）   为什么使用光流模块？

        在悬停时，若采用开环控制，由于一些不可控的外界因素，四旋翼会晃动，稳定性不能满足要求。此时可采用速度闭环控制，将x和y方向的速度返回，形成一个位置闭环，保证x和y方向的速度为0，便能消除晃动，增强稳定性。

        也可采用位置闭环控制，将x和y的位置变换返回，形成一个位置闭环，保证x和y方向的位置变化为0。

 

（二）   光流测速，测距，定点原理

        当目标物体在摄像机前运动或者摄像机在环境中移动时，目标图像是在发生变化的，图像灰度模式的表面运动就称为光流。简单理解，光流就是通过检测图像中光点和暗点的移动，来判断图像中像素点相对于飞行器的移动速度。

        举个例子，当我们做火车时，可以看到窗外的树在不断地向后“流动”，通过树向后流动的速度，我们可以估计当前火车的速度。光流模块就是基于这个原理，检测两帧图像中“树”的相对位置，由于拍摄两帧图片的时间差是固定的，便可以计算出像素点的移动速度。若我们知道“树”和相机的距离，便可以计算当前的实际速度。

        测距：对速度进行积分就可以得到位移。

        定点：利用光流模块返回的位置信息或者速度信息，形成一个闭环控制，即可实现定点。

 

（三）   Px4flow模块调试步骤

1.      现在并安装Q GroundControl；

2.      用usb线连接电脑和光流模块，QGC会自动检测PX4flow；

3.      烧写固件，一般可以自动在线更新。也可以根据需求烧写自定义的固件；

4.      打开analyze，查看光流模块数据是否正常（水平匀速移动光流模块，看输出值是否稳定）；

5.      若上述步骤完成，即可将光流模块连接到飞控板。

 

（四）   飞控定位思路

1.      分别计算x和y方向的速度误差（目标速度为0）

2.      累计误差（用于积分），累计误差需要限幅（误差无限累计后会造成溢出，导致积分环节出错。比如有符号数溢出，输出突变）

3.      计算PID

output= p* error+ i* error_sum+d*( error- error_old);

4.      输出限幅（防止输出超过pwm的调节范围）

5.      保存当前误差

error_old =error

 

（五）   代码