標(biāo)題: 一種基于DJI A3飛控的新型光流控制方式 [打印本頁]
作者: iTang 時(shí)間: 2020-1-15 15:08
標(biāo)題: 一種基于DJI A3飛控的新型光流控制方式
N3飛控ONBOARDSDK二次開發(fā)經(jīng)驗(yàn)分享
開發(fā)流程步驟一:選擇開發(fā)方式
圖一步驟二:觀看官方資料
首先要看下Documentation以及API Reference里面的資料（圖二），里面介紹了怎么進(jìn)行二次開發(fā)以及大部分API的用法。
圖二
步驟三:下載對應(yīng)軟件及代碼
根據(jù)自己的選擇，去Downloads里的ONBOARD SDK下載例程代碼以及DJI Assistant2(圖三)。
圖三
步驟四:注冊獲取開發(fā)ID和KEY
下載完代碼跟軟件后，可以看下Documentation中的Software Setup (圖四)，需要在開發(fā)者網(wǎng)站里面注冊一個(gè)OSDK application ID and Key pair。
圖四
步驟五:將ID與KEY寫進(jìn)代碼
打開下載的代碼，點(diǎn)擊Activate.cpp,將自己的注冊的ID跟Key填進(jìn)去（圖五），那么，軟件部分其實(shí)已經(jīng)準(zhǔn)備好了。
圖五
步驟六：硬件連接，使能API控制，寫入訂閱信息頻率
接下來就是準(zhǔn)備好STM32F407的板子（如果沒有該型號，請自己移植下代碼）。按照Documentation 中的Hardware Setup，連接對應(yīng)的接口。官方例程中是采用串口三與N3飛控進(jìn)行通訊，串口二與電腦上位機(jī)通訊。串口二與電腦通訊，飛控初始化等出現(xiàn)任何問題可以在電腦端看到。因?yàn)槲沂褂玫陌遄哟谌慕邮沼米鱀BUS（硬件取反了），所以我把串口反過來用了。串口二用于與N3通訊，串口三用于與電腦通訊。飛控與板子連接好以后，打開電腦DJI Assistant2軟件，將N3飛控與電腦端連接，在DJI Assistant2軟件，選擇機(jī)型配置參數(shù)等，這個(gè)就不說了，自己百度，有很多教程。看下Documentation中的Software Setup，，有教程說明怎么配置API模式（圖六），使能API控制，并且需要選擇你要訂閱的信息的頻率。
圖六
可以看下我的代碼，我訂閱的一些信息是50HZ的，所以我訂閱的信息就在這個(gè)軟件選擇了50HZ。
步驟七:連接上位機(jī)，跑官方例程，觀看現(xiàn)象
官方代碼中的main.cpp中，通過switch選擇你要試的例程（圖七），
圖七
然后此時(shí)可以將下載的代碼下載至板子中，打開DJI Assistant2中的模擬器（圖八），
圖八
可以看到飛機(jī)按照預(yù)設(shè)的軌跡進(jìn)行飛行。例如官方例程（圖九），飛機(jī)在虛擬器中會自動起飛距地面1.2米，然后往右邊方向飛行6米，再向前飛行6米，然后在回到原始位置并且降落。
圖九
飛機(jī)飛機(jī)如果測試到這里都沒問題，那么恭喜你，可以開始做室內(nèi)定位了。做定位之前，一定要把資料看一下，看下例程的代碼是怎么寫的，自己花點(diǎn)時(shí)間寫一下自己想實(shí)現(xiàn)的功能，然后可以在模擬器中看飛行效果，模擬器的飛行效果跟實(shí)際是差不多的，所以每次寫了新東西，需要現(xiàn)在模擬器試試，不要直接上飛機(jī)試。
步驟八：光流選型
要做室內(nèi)定位，那就要去買光流模塊以及激光模塊。光流模塊的話建議不熟悉光流算法的同學(xué)購買匿名的光流模塊。這款光流已經(jīng)融合了高度以及加速度計(jì)陀螺儀，數(shù)據(jù)比較好，用起來比較方便。光流數(shù)據(jù)主要用來水平定位，而激光高度數(shù)據(jù)要用來修正飛機(jī)飛行的高度，因?yàn)槭覂?nèi)純氣壓計(jì)定高是不穩(wěn)。具體實(shí)現(xiàn)過程代碼已經(jīng)寫明了注釋。如果想自己融合光流數(shù)據(jù)的同學(xué)可以購買JL3285A、優(yōu)象或者PMW3901，具體是實(shí)現(xiàn)過程就是使用陀螺儀的角速度數(shù)據(jù)與光流的像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行融合，使得在原地?fù)u晃光流時(shí)，可以用陀螺儀的數(shù)據(jù)去把光流的數(shù)據(jù)抵消掉，再把高度的信息加進(jìn)去融合，將最終的像素變化信息轉(zhuǎn)化為實(shí)際cm單位，再將該數(shù)據(jù)與地理坐標(biāo)系的加速度計(jì)進(jìn)行融合。這樣可以使得飛機(jī)在飛行的時(shí)候，下方有車子經(jīng)過不會嚴(yán)重干擾到。
定位思路 （代碼已注釋）- 定高思路：室內(nèi)純氣壓定高的話，因?yàn)槭覂?nèi)的氣壓不是很穩(wěn)定，特別是在飛機(jī)飛行的過程中，槳葉的風(fēng)容易干擾到氣壓計(jì)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)突變，出現(xiàn)飛行高度不穩(wěn)定的現(xiàn)象。GUIDANCE是采用雙目加超聲波的方法實(shí)現(xiàn)的，我們這里采用的是激光，也可以使用市面上的其他的高度傳感器。讀取激光的高度，油門回中的時(shí)候記住此時(shí)激光高度。然后使用PID進(jìn)行閉環(huán)控制，將最終的結(jié)果控制飛機(jī)的垂直速度（使用SDK中的垂直速度控制API）。為了避免飛機(jī)飛過一些不平坦的地方，飛行高度變化太過于劇烈，可以使用激光高度的變化率，當(dāng)變化過大時(shí)，削弱激光修正高度的系數(shù)，并且當(dāng)重新穩(wěn)定的時(shí)候再次確定高度。
- 定點(diǎn)思路：從光流模塊中，可以得到光流的速度數(shù)據(jù)，可以通過定時(shí)器計(jì)算前后二次數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔，然后將速度進(jìn)行積分，得到距離，再將速度以及距離進(jìn)行閉環(huán)控制，將最終的結(jié)果當(dāng)飛機(jī)的目標(biāo)角度傳入API中。另外，在飛行過程中關(guān)掉光流的作用，當(dāng)遙控桿子回中的時(shí)候，把目標(biāo)速度變?yōu)?，此時(shí)不要外環(huán)位置環(huán)的作用，可以達(dá)到剎車穩(wěn)定的目標(biāo)。當(dāng)剎車后速度在一個(gè)小范圍內(nèi)，就重新加入位置環(huán)，并且把目前的位置當(dāng)為目標(biāo)位置。
注意：不一定要使用光流，也可以試試其他方法。例如沈老師的vins開
源算法+Realsense+manifold2.
網(wǎng)址https://zhuanlan.zhihu.com/p/59646674
SDK開發(fā)注意事項(xiàng)- STM32的板子初始化后要先等待一段時(shí)間，可以在初始化中加延時(shí)，或者等飛控成功啟動再給板子上電，否則通訊會不成功。
- 之前出現(xiàn)過飛控的控制權(quán)被搶回去，自己還不知道，所以大家需要給飛機(jī)裝個(gè)燈或者其他東西，進(jìn)入SDK模式的時(shí)候，可以通過亮燈的形式來提醒飛手。同樣需要寫一個(gè)功能，就是可以通過掰動遙控桿子進(jìn)入或退出SDK模式，當(dāng)自己寫的東西出錯的時(shí)候，遙控可以立馬奪回板子的控制權(quán)。
- 在給飛控增加新功能時(shí)，要注意一定要在模擬器中先驗(yàn)證一下，不能直接拿飛機(jī)飛行驗(yàn)證。（在模擬器中，如果不進(jìn)入SDK模式，是默認(rèn)GPS定位的。比如自己寫了光流定位的代碼，可以掰動搖桿進(jìn)入SDK模式，此時(shí)因?yàn)轱w機(jī)的定位信息來自光流模塊的信息，而不是模擬器中虛擬的GPS信息，所以模擬器中的飛機(jī)會慢慢飄走，并且飛行過程不會剎車。你可以手動移動一下真實(shí)的飛機(jī)，那么此時(shí)光流就會有移動的數(shù)據(jù)，模擬器中的飛機(jī)就會朝你移動的反方向一直移動，當(dāng)你把真實(shí)的飛機(jī)移動回原來的位置，那么虛擬器中的飛機(jī)就會停下來，這樣說明定位思路是正確的，才可以拿出去外面試試。定高修正的思路也是一樣的，目標(biāo)高度確定了，當(dāng)你拿起真實(shí)飛機(jī)的時(shí)候，模擬器中的飛機(jī)肯定是一直下降，除非你回到之前的位置，它才會停下來）
- 建議大家可以先用小一點(diǎn)的飛機(jī)調(diào)試（f330或者f450），等調(diào)試穩(wěn)定才再上大飛機(jī)，大四軸有點(diǎn)危險(xiǎn)，調(diào)試還是命要緊，同樣錢也重要，所以買小的來玩玩。
- 無論是想在飛機(jī)上開發(fā)什么功能，要先在DJI Assistant2軟件上把飛控原本的參數(shù)調(diào)試到最佳，不然其他就白做了，本人原先在f450上做好定位功能，整套拆下來裝到大四軸的時(shí)候，大四軸飛起來軟綿綿的。并且大四軸重量變化較大時(shí)，飛控原本的參數(shù)也就沒用了，所以大家要調(diào)好參數(shù)（基礎(chǔ)感度，動力帶寬，姿態(tài)感度，具體可以參考https://www.iqiyi.com/v_19rrari2fo.html），使得飛機(jī)在定高模式飛行時(shí)姿態(tài)平穩(wěn)，沒有抖動，原先就是沒有注意這個(gè)問題，以為是定位問題，浪費(fèi)了很多時(shí)間。
- 使用API的時(shí)候，要注意API可以根據(jù)自己的需求改動，原先的API是當(dāng)你想控制飛機(jī)的姿態(tài)角度的時(shí)候，那么垂直方向只能控制高度。當(dāng)你想控制垂直方向的速度時(shí)，那么姿態(tài)角就只能控制角速度，因?yàn)榇怪狈较蛴酶叨刃畔⑦�有YAW用角度控制的話，飛行效果不是很好，有點(diǎn)遲鈍，想用速度控制二個(gè)API就矛盾了(可以從模擬器中看出)，寫了很多代碼才實(shí)現(xiàn)，后面發(fā)現(xiàn)可以直接改API，方便了很多，我把PITCH，ROLL改成角度控制，而YAW以及高度采用角速度和速度控制（圖十），飛起來就比較順手，反應(yīng)比之前靈敏（也可能是我自己不會用，我感覺原先的API應(yīng)該是給自動飛行設(shè)計(jì)的）。
圖十- 光流的安裝方式也會影響到飛行效果，一般的光流都是需要裝在飛機(jī)的正下方，如果沒有裝正下方的話需要自己去修正，如果用匿名光流的話，需要你自己細(xì)看一下手冊，直接在上位機(jī)上設(shè)置就可以了。（匿名光流可以在淘寶購買，店家就是匿名科創(chuàng)）
- 大四軸飛行的時(shí)候，如果是在室內(nèi)，飛行的高度要高一些，因?yàn)闀械匦У淖饔茫惋w機(jī)會晃動，調(diào)試飛機(jī)參數(shù)的時(shí)候，盡量高一些，并且飛機(jī)起飛的環(huán)境不要太過于密閉。
- A3等其他飛控同樣支持SDK二次開發(fā)，建議可以試試A3,畢竟價(jià)格高，優(yōu)勢肯定也是有的。
- 出現(xiàn)自己不懂的問題(SDK方面的問題，請勿發(fā)其他方面的問題)，可以發(fā)郵件給大疆（“Support”dev@dji.com;）詢問，一般會在幾天內(nèi)回復(fù)解答。
代碼文件：（大疆原先的例程都保留著沒有刪除）
| 板子初始化,并且判斷時(shí)間執(zhí)行對應(yīng)任務(wù) |
| 主要用來提醒自己進(jìn)入SDK模式，自己用了蜂鳴器，比賽建議使用燈比較明顯，因?yàn)樗妮S噪聲太大 |
| 原先大疆例程的系統(tǒng)時(shí)鐘以及定時(shí)器初始化 |
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| 初始化串口，用來與N3飛控以及電腦上位機(jī)通訊 |
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| pid實(shí)現(xiàn)的函數(shù)，建議大家有空可以試試自抗干擾（ADRC），不過任何改動可以在模擬器還有小飛機(jī)試試 |
| 光流數(shù)據(jù)接收分析代碼，根據(jù)買的光流協(xié)議編寫 |
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