使用PMW3901和VL53L1X 实现室内定点悬停

实现定点悬停，需要两个方向的传感器，水平方向和垂直方向。通常使用GPS进行水平方向定位，气压计进行垂直方向定位。但是因为室内没有GPS信号，所以水平方向需要使用光流传感器替代。

使用PMW3901 光流传感器进行水平方向定位

PX4源代码里已经有PMW3901的驱动程序，重新编译PX4源代码后就可以直接使用，无需另外开发，所以我们使用PMW3901替代GPS进行室内的水平定位。

Pixhawk连接PMW3901传感器

PixHawk和PMW3901传感器的接线如下：

Pixhawk SPI 接口 (从左到右)	PMW3901 光流传感器
VCC	VCC
SCK	CLK
MISO	MISO
MOSI	MOSI
CS1	无需连接
CS2	CS
GND	GND

PX4源代码加入PMW3901驱动后重新编译

1. Pixhawk飞控要求，使用光流传感器模块，需要Pixhawk支持2M内存，早期的Pixhawk 1仅有1M内存，Pixhawk 2以后的版本都有2M内存。
2. 开发环境准备 ，准备一台装有Ubuntu Linux LTS 18.04 (Bionic Beaver)操作系统的PC。
   我们使用PX4 1.11版本的源代码。

下载PX4源代码
$ cd ~/
$ git clone https://github.com/PX4/PX4-Autopilot.git --recursive
$ git submodule update --init --recursive
$ git checkout v1.11.3
$ make distclean

执行开发环境初始化脚本
$ bash ./PX4-Autopilot/Tools/setup/ubuntu.sh

检查是否初始化成功
$ arm-none-eabi-gcc --version

有如下显示，表示初始化成功
 arm-none-eabi-gcc (GNU Tools for Arm Embedded Processors 7-2017-q4-major) 7.2.1 20170904 (release) [ARM/embedded-7-branch revision 255204]
 Copyright (C) 2017 Free Software Foundation, Inc.
 This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
 warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

重启PC，完成初始化。
重启后安装ROS。注意一下，raw.githubusercontent.com 需要翻墙才能访问到。

下载安装脚本
$ wget https://raw.githubusercontent.com/PX4/Devguide/master/build_scripts/ubuntu_sim_ros_melodic.sh

执行脚本
$ bash ubuntu_sim_ros_melodic.sh

把PMW3901模块的驱动加入到代码编译中。

打开 fmu-v3中的default.cmake配置文件
$ cd ~/PX4-Autopilot/boards/px4/fmu-v3/
$ vim default.cmake

找到DRIVES下面的optical_flow，把这行前面的#去掉，并且修改为optical_flow/pmw3901

DRIVERS
        #optical_flow # all available optical flow drivers
        optical_flow/pmw3901

3. 编译代码并更新飞控固件

在PC开发机上
$ cd ~/PX4-Autopilot
$ make px4_fmu-v3_default

使用USB连接PC开发机到PixHawk飞控
$ make px4_fmu-v4_default upload

有如下显示表示，固件更新成功
Erase  : [====================] 100.0%
Program: [====================] 100.0%
Verify : [====================] 100.0%
Rebooting.

[100%] Built target upload

编译中可能会遇到的错误以及解决方案

• 一般的错误，可以尝试清理环境后重新编译

$ cd ~/PX4-Autopilot
$ git submodule update --recursive
$ make distclean
$ make px4_fmu-v3_default
$ make px4_fmu-v4_default upload

• Flash overflowed by XXX bytes，可能是Pixhawk飞控内存只有1M可见，此时需要更新飞控的BootLoader，让2M内存全部可用。可以参考官网说明。《使用 QGroundControl 地面站更新 PixHawk飞控的Bootloader》

QGroundControl中的配置

使用QGroundControl连接PixHawk飞控，并且修改飞控参数。

• 修改SENS_EN_PMW3901为1，使传感器可用
• 修改 EKF2_AID_MASK为3，当GPS不可用时，自动使用PMW3901光流传感器进行水平位置定位
• 修改SENS_FLOW_ROT，根据传感器的水平方向相对于飞控的角度，传感器垂直方向向下
• 修改EKF2_OF_POS_X，EKF2_OF_POS_Y，EKF2_OF_POS_Z的参数，根据传感器相对于飞行器重心的位置

重启飞控使参数生效

使用气压计和VL53L1X进行垂直方向定位

1. PixHawk飞控自带气压计，不用单独设置，我们只需要增加VL53L1X模块即可，VL53L1X垂直向下安装
2. 修改 fmu-v3中的default.cmake配置文件

打开 fmu-v3中的default.cmake配置文件
$ cd ~/PX4-Autopilot/boards/px4/fmu-v3/
$ vim default.cmake

找到DRIVES下面的distance_sensor，把这行前面的#去掉，并且修改为distance_sensor/VL53L1X

DRIVERS
        #distance_sensor # all available distance sensor drivers
        distance_sensor/VL53L1X

重新编译，并且更新PixHawk的固件

在PC开发机上
$ cd ~/PX4-Autopilot
$ make px4_fmu-v3_default

使用USB连接PC开发机到PixHawk飞控
$ make px4_fmu-v4_default upload

有如下显示表示，固件更新成功
Erase  : [====================] 100.0%
Program: [====================] 100.0%
Verify : [====================] 100.0%
Rebooting.

[100%] Built target upload

2. 使用QGroundControl连接PixHawk飞控，并且修改飞控参数。

修改参数SENS_EN_VL53L1X为1，使VL53L1X可用。
修改参数EKF2_HGT_MODE为0，EKF2_RNG_AID为enable，表示同时使用气压计和距离传感器VL53L1X测量垂直距离。

重启飞控使参数生效

使用QGroundControl调试

上述参数修改完成后，在QGroundControl中打开 Analyze | MAVLink Inspector 就可以看到光流传感器PMW3901和距离传感器VL53L1X的数据。