（一）电赛四轴之 系统框架梳理

遗留问题

• 电池和力的关系没有解决，会出现掉高的现象。【已解决，新代码中task.h中88行，注释宏定义，即使用双环控制（高度环和速度环），避免加速度环积分造成的影响。】
  
• 关乎巡线的偏向角，后面可以去改改看
  
• 寻线：左右位置双闭环，前后光流数据
• 验证：相机坐标的正负问题
• 验证：串口模式1 2

引脚注记表

飞控模块	功能
串口SicA	外接GPS
串口SicC	接收STM32转发来的数据

执行周期注记

模块功能	频率
STM32位置信息转发速率	60Hz
位置控制速率	200Hz（可提高到500Hz）
姿态控制	200Hz

飞机姿态

俯仰(pitch) - x轴

翻滚(roll) - y轴

偏航(yaw) - z轴

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一、起飞注意

• 开箱装电池的时候务必注意，固定电池的魔术扣不要挡住超声波~
• 在进行视觉模块的SD卡WIFI设置时，千万不要格式化！！！
• 起飞前摄像头一定要放到黑点正上方
• 意外情况，猛地向上提拉飞机
• 视觉模组下程序需要用电池供电，飞控下程序电池断开用USB供电下

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二、软件

地面站

• 无人机和地面站之间的通讯 - 蓝牙
• 在地面站软件中【通讯设置】，打开串口，注意观察对应的高度信息！【必须得有对应的高度信息才能起飞】
• 视觉模组供电注意共地
• 地面站【运动参数配置】：先进行读取FLASH参数，而后然后通过××.pid后缀的文件单独写入参数到FLASH中去。
• 地面站【位置信息与校准】：看那张PID参数的图片（需要手动输入，然后单个写入FLASH）

视觉模块

• 视觉模组与地面站之间的通信 - 无线模块
• 取出SD卡，插上电脑，将wap文件设置局域网的WIFI名称和密码，然后复制到SD卡的boot文件夹
• 插入SD卡到视觉模组
• 打开视觉的IDE，然后选择本机的IP地址。
• 连接完成后，再次打开地面站然健在运动测试界面进行相关的测试

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三、飞控程序理解【Blob算法定点为例】

程序总框图

按照这个框图展开，看下面程序。【仔细梳理下，也许就会有头绪了。。】

视觉数据的接收 -> 转换为单位m -> 卡尔曼滤波 -> 得到修正后位置以及x y z三轴运动速度 -> 位置控制-> 期望加速度 -> 期望姿态角 -> 姿态控制

模型定出来之后只跟模型的位置有关，跟姿态控制关系不大。

1、期望偏航获取

视觉模组，捕捉数据并通过串口将实时位置信息转发给STM32。

串口的模式1是直通模式，就是视觉模组的数据通过STM32的DMA直接转接到TI的飞控板，而STM32是单独的读取超声波的数据然后传到飞控板。

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串口的模式2是整合模式，视觉模组的12字节数据中，最后一个字节的0xAA。发到32后，在最后的0xAA前会留出4个空字节，以供超声波数据的加入，所以称之为整合模式。

注意

• 数据包头0x55和0xAA，以及数据包尾都是固定的。【协议这样设置的】
• 且视觉模组发给飞控时每次只发12个字节，而STM32发给飞控时发送16个字节，其中在包尾的0xAA前，加入了4字节的超声波数据。

STM32进行数据模组和超声波数据的组合，然后通过串口发送到飞控串口C。飞控的串口C接收到消息后，进行视觉数据的处理。




注1：串口触发方式FIFO，只有FIFO接收到指定数量的数据时才会触发串口中断。

先开视觉，再开飞控这样数据才不会错。

注：FIFO最大16个字节。那0x0030和16个字节还能对应上吗?【这个时候就可以看一下手册了，第4位为深度为，决定了最多只能那个存放2^4个字节，而第五位为使能位。】

信号量在执行完程序后会自动清零。

flyMode中可以自定义模式

注2：我们的期望轨迹是60Hz，而我们的位置控制是200Hz，如何把60Hz转到200Hz呢？没错了卡尔曼滤波。我们的模型就是加速度对应算出的s=1/2at^2，而我们的预测数据就是获取的期望轨迹（误差），两者得到的协方差越小越好！！！（舞草，原来是这个意思哦。~）
卡尔曼滤波就是通过调节卡尔曼增益以期得到观测和模型的相信度，使得协方差达到最优。

卡尔曼滤波参数表

2、位置控制【注意位置输出的是XYZ三轴的加速度量】

三环控制：高度控制 – 速度控制 – 加速度控制

3、姿态控制

姿态控制先进行20Hz的低通滤波

其中β是转动惯量，I是PID输出。


以上是pitch轴的调节，其他两轴的调节大体类似，这里不再一一给出，我们直接看控制分配的。

4、控制分配

以上便是全部的姿态控制，姿态控制的输出是力矩，那么接下来便是进行力矩的分配了。

5、力到油门

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附：锡月的控制环节，可以80ms完成的细节：
【获取IMU姿态数据】

加速度截止频率低可以，因为有很大噪声
陀螺仪的截止频率低带来的后果是延迟大~~~

截止频率改变，双闭环的陀螺仪和加速度计的参数都需要调，PID参数已经不再适用！