【PX4自动驾驶用户指南】距离传感器

距离传感器（测距仪）

距离传感器提供距离测量，可用于地形跟踪、地形保持(如摄影时精确悬停)、改进着陆行为(距离辅助)、高度限制警告、碰撞预防等

本节列出了PX4支持的距离传感器(链接到更详细的文档)，所有测距仪、测试和仿真信息所需的通用配置。下面链接的主题(和侧栏)提供了更详细的设置和配置信息。

可支持的测距仪

ARK Flow

ARK Flow 是一个开源的飞行时间检测器(Time-of-Flight，TOF)和光流传感器模块，能够测量8厘米到30米的距离。它可以通过CAN1端口连接到飞行控制器，允许其他传感器通过CAN2端口连接。它能够运行PX4固件，并支持UAVCAN固件更新，并被封装在一个很小尺寸的板子板子上。

Holybro ST VL53L1X Lidar

VL53L1X是一种顶尖的飞行时间检测器(ToF)和激光测距传感器，增强了ST FlightSense系列产品。它是市场上最快的微型ToF传感器，精确量程高达4米，快速量程频率高达50赫兹。
它带有JST GHR 4引脚连接器，兼容Pixhawk 4、Pixhawk 5X和其他遵循Pixhawk连接器标准的飞行控制器的I2C端口。

Lidar-Lite

Lidar-Lite 是一种小巧、高性能的光学测距仪。它的传感器范围从(5cm - 40m)，可以连接到PWM或I2C端口。

MaxBotix I2CXL-MaxSonar-EZ

MaxBotix I2CXL-MaxSonar-EZ有很多基于声纳的相对短距离测距仪，它可用于协助起飞或者着陆还有避免碰撞。连接方式是通过I2C接口。
使用参数SENS_EN_MB12XX启用该测距仪

Lightware LIDARs

Lightware SFxx LIDARs提供了广泛的轻量级“激光高度计”，适用于许多无人机应用。
PX4支持：SF11/c和SF/LW20
PX4还可与下列停产型号配合使用：SF02、SF10/a、SF10/b、SF10/c

TeraRanger Rangefinders

TeraRanger提供多种基于红外飞行时间(ToF)技术的轻型测距传感器。
它们通常比声纳更快，射程更大，比基于激光的系统更小更轻。
PX4支持通过I2C总线连接的以下型号：TeraRanger One、TeraRanger Evo 60M和TeraRanger Evo 600 Hz

Ainstein US-D1 Standard Radar Altimeter

Ainstein US-D1标准雷达高度计是紧凑型微波测距仪，已针对无人机使用进行了优化。
它的传感范围约为50米。
这款产品的一个特别优点是，它可以在任何天气条件下和所有地形类型(包括水下)下有效运行。

LeddarOne

LeddarOne是一款小型激光雷达模块，具有窄而漫射的光束，在坚固、可靠、经济实惠的封装中提供卓越的整体探测范围和性能。
它的传感范围从1 cm到40m，需要连接到UART/串行总线

TFmini

Benewake TFmini激光雷达是一款体积小、成本低、功耗低、射程12米的激光雷达。

PSK-CM8JL65-CC5

蓝宝PSK-CM8JL65-CC5 ToF红外测距传感器是一款非常小(38 mm x 18 mm x 7 mm，<10g)的红外测距传感器，量程为0.17m-8m，分辨率为毫米。
它必须通过UART/串行总线连接。

Avionics Anonymous UAVCAN Laser Altimeter Interface

Avionics Anonymous UAVCAN激光高度计接口允许几个通用测距仪(例如，软件SF11/c、SF30/D等)连接到UAVCAN总线，这是一种比I2C更可靠的接口

配置/设置

测距仪通常连接到串行(PWM)或I2C端口(取决于设备驱动程序)，并通过设置特定参数在端口上使能。
每个特定的距离传感器的硬件和软件设置将在各自的主题中介绍。
下面给出了所有距离传感器通用的通用配置，包括物理设置和使用

通用配置

通用测距仪配置使用EKF2*RNG**参数指定。
其中包括(不是详尽的)：

1. EKF2_RNG_POS_X、EKF2_RNG_POS_Y、EKF2_RNG_POS_Z-测距仪相对于无人机重心在X、Y、Z方向的偏移量
2. EKF2_RNG_PITCH-0度(默认值)对应于测距仪与无人机垂直轴精确对齐(即垂直向下)，而90度表示测距仪指向前方。
   如果使用非零俯仰角，则使用简单三角来计算到地面的距离
3. EKF2_RNG_DELAY-从传感器到达估计器的数据的近似延迟
4. EKF2_RNG_SFE-测距仪与距离相关的噪声定标器
5. EKF2_RNG_NOIST-测距仪融合的测量噪声

测试

测试测距仪最简单的方法是改变测距范围，并与PX4检测到的值进行比较。
以下各节显示了获取测量范围的一些方法

QGRoundControl MAVLink检查器

QGround Control MAVLink检查器允许您查看从无人机发送的消息，包括来自测距仪的DISTANCE_SENSOR距离传感器信息。这两种工具之间的主要区别在于，分析工具可以在图表中绘制值

注释
发送的消息取决于无人机配置。
仅当连接的无人机安装了测距仪并发布传感器值时，才会收到DISTANCE_SENSOR消息

要查看测距仪输出，请执行以下操作：
1.打开菜单 Q > Select Tool > Analyze Tools:

2.点击DISTANCE_SENSOR，然后选中CURRENT_DISTANCE的Plot复选框

QGroundControl MAVLink控制台

您还可以使用QGround Control MAVLink控制台观察DISTANCE_SENSOR uORB主题：

listener distance_sensor 5

注释
QGround Control MAVLink控制台在连接到PixHawk或其他NuttX目标时工作，但不能连接到模拟器。在模拟器上，您可以直接在终端中运行命令

仿真

激光雷达和声纳测距仪可以用于Gazebo模拟器。为此，您必须使用包含测距仪的无人机模型启动模拟器。
虹膜光流模型包括激光雷达测距仪：

make px4_sitl gazebo_iris_opt_flow

typhoon_h480包含一个声纳测距仪：

make px4_sitl gazebo_typhoon_h480

如果您需要使用不同的无人机型号，可以在其配置文件中包含该型号。您可以在相应的Iris和Typhoon配置文件中看到：

1. iris_opt_flow.sdf
2. typhoon_h480.sdf