kallfang 发表于 2022-10-25 05:36:33

PX4-1-开源飞控项目

分享完工具系列，我们开始PX4飞控技术的分享，写分享相对于自己写笔记要难很多，在整理自己笔记的过程中也重新思考很多问题。
飞控技术的分享系列更多分享的是思路和框架。对于PX4这种大型开源项目，源码的学习和思路框架的学习同样重要，专于源码容易迷失在代码之中，找不到方向。
当然个人的水平和编辑能力有限，如果有理解不一样的地方，欢迎私信我讨论，我会在后续的分享中更正。
我们后面主要分享的是PX4这一个开源飞控，当然目前世界上有很多的优秀开源飞控项目，在开始PX4的分享之前，我们先聊一下一些著名的开源飞控项目。他们都有哪些，有什么特点等等。

[*]Cleanflight/betaflight/Baseflight/MultiWii
[*]crazyflie
[*]paparazzi
[*]fprime
[*]ardupilot
[*]PX4
以上是我接触过的主要开源飞控，目前还比较活跃的开源项目，如果大家有了解其它优秀的开源飞控项目，欢迎私信我，我补充进去。
Cleanflight/betaflight/Baseflight/MultiWii

这是一个系列的开源项目，历史非常悠久。
这个系列的飞控在穿越机等小四轴上使用非常广泛。

[*]c编写，stm32官方库，代码非常简洁
[*]功能也比较有限，姿态融合算法没有使用ekf，使用的是MahonyAHRS算法
它比较适合飞控入门，学习一些基础知识。
crazyflie

crazyflie也是一款微型四轴飞行器开源项目

[*]同样使用c编写，stm32官方库，
[*]使用了ekf融合算法，代码比较简洁
想要研究基本的ekf算法的可以看看这个代码，入门比较简单
paparazzi

Paparazzi 项目起始于2003年，由法国民航大学发起的一套软硬件开源无人机项目，它提供了一整套完整的无人机软硬件解决方案。

[*]使用c编写，libopencm3开源库
[*]代码规模较大，支持固定翼、多旋翼、小车等
[*]有完善的传感器融合算法和飞行模式控制应用
fprime

fprime是经过飞行验证的多平台开源飞行软件框架(一个组件驱动的框架)，可以快速开发和部署太空飞行及其他嵌入式软件应用程序，美国首个火星飞行器即使用该软件框架。
实际上它不属于开源飞控，是一个软件框架，可以应用于无人平台中，也在美国太空设备中得到应用，证明它的可靠性。它本身没有飞行控制相关的代码算法，当然作为一个非常好的软件框架，大家可以往里面填充自己的算法和设备，实现一个飞控软件。
ardupilot（APM）/PX4

把这两个项目放在一起描述，因为它们是目前最为成熟完善的开源飞控项目，非常强大，且充满活力，相信大家都有一定了解了。
它们的共同点：

[*]不同于其它大部分开源飞控使用c开发，他们都主要使用c++开发，代码的封装比较复杂，理解上有一定的难度
[*]支持非常丰富的无人设备：多旋翼、固定翼、VTOL、小车、水下航行器、飞艇等等
[*]支持的硬件非常丰富，基本支持目前主流的开源飞控硬件
[*]都拥有非常丰富的软件包，传感器驱动、导航算法软件包、控制软件栈、仿真环境等等
[*]使用了一些相同的中间件软件：Mavlink、uavcan
它们本身有非常密切的关系，但是由于开源协议的不同（APM使用GPL-3，PX4使用BSD-3协议），两个项目目前处于独立开发状态。它们在源码框架上的一些不同：

[*]使用的RTOS不同：APM目前使用ChibiOS，而PX4使用Nuttx，当然他们都支持linux系统
[*]消息机制不同：PX4使用uORB的微消息代理机制进行任务间的数据传递和消息同步等，任务间耦合校低；APM的模块封装在libraries中的各个类模块中，在应用层（ArduCopter、ArduPlane、Rover等）通过实例化具体的类来完成具体的功能，比如传感器、EKF、位置控制、motor等模块，模块间的数据传递通过类的输入输出接口完成。
[*]任务框架不同：PX4的每个任务均运行在独立的task和工作队列中；APM的应用层自己实现了一个调度器（AP_Scheduler）
[*]代码框架的复杂程度上PX4会比APM复杂一些，模块的封装程度更高，在task、uorb、传感器的驱动封装上更为复杂一些，当然如果仅仅使用的话只要参考demo也能非常快的入门。
当然它们有很多的不同点，我个人认为PX4偏向于学院风格，而APM是应用风格，我更喜欢PX4的代码框架，后面的分享也会围绕PX4展开。
下一期分享将简单分析px4的代码架构。

这个博客转载自我个人的微信公众号，这里会不定期更新一些我整理的无人机相关知识和个人设计，欢迎添加关注。

cnlcncn 发表于 2022-10-25 05:42:39

PX4兼容性非常好，可以用在各种不同的机、车， 但也因为这个，搞得代码太极其复杂，要看懂代码太难了[捂脸]

jctc2011 发表于 2022-10-25 05:48:36

学习一个系统框架完善的开源项目是一个提升自己的很好的方式，不是么[微笑]

mengli1007 发表于 2022-10-25 05:55:10

自荐一下我最近开源的飞控系统 FMT, 采用基于模型的开发模式https://github.com/Firmament-Autopilot/FMT-Firmware

飞飞机油 发表于 2022-10-25 06:00:30

有关注你的项目，不过没有仔细研究过，后面详细阅读后再给大家推荐[大笑]

master 发表于 2022-10-25 06:05:31

做过PX4小车吗，我的驱动需要50%的占空比停，大于50%的占空比前进，小于50%的占空比后退，但是选了小车的机架占空比可调节范围只有2.5%-10%

leontu 发表于 2022-10-25 06:15:53

px4的pwm输出的是脉宽，不是占空比，你的这个需求需要修改px4的混控部分

赋明通 发表于 2022-10-25 06:23:16

大神，如何根据无人机重量修改它的悬停油门?
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