[入门教程] pixhawk 无人车编队方案简述

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方案一：使用一对一数传



该方案为ardupilot官方推出的一个适用于pixhawk飞控简单组网的一个方案。使用官方地面站 missionplanner可以简单组网使用。最新版的地面站对编队支持不好。只能使用老版本地面站。推荐版本 1.3.45。


该方案的原理：
地面站 missionplanner通过数传在电脑上的相应的串口号（com口）来识别每个无人车。目前不支持自定义小车名称。在地面站上设置各小车的相对位置后，地面站实时监控各个小车的gps位置，根据队形和领导者的位置计算跟随者的位置，然后发命令给各个跟随者小车，相应小车走到指定地点后停下，等待下一个命令。

该方案的缺点：
a)编队队形单一，指定一个领导者（leader），其余小车全是跟随者。
b)这个系统的实时性差，无法保持队形。地面站发出的数据有可能出现丢包，飞控的计算能力也比较差。当领导者小车位置发生变化后，跟随者的反应时间不一致，可能会有5~50s的延迟，甚至没有反应。

方案二：使用WiFi数传组网进行通信


该方案是阿木实验室推出的missionplanner地面站学习教程中的方案。目前阿木实验室自己开发的地面站只能验证这个功能，软件还有其他的bug，无法正常投入使用。

该方案的优点：
WiFi路由器可以组网，通信距离可以500m以上，通信范围取决于基站功率和数量，不使用分级网络，网络内无人车的数量可以有255个。



使用阿木实验室研发的WiFi数传




该方案的缺点：
无人车组成的网络还是星型网络，无人车之间不能相互通信。如果基站信号被干扰或者遮挡，或者距离比较远导致信号差时，会断网。无人车之间只能通过路由器节点进行通信。


方案三：使用网状网络数传组网进行通信

该方案只是进行了模块通信初步验证，经阿木实验室验证，该方案具有可行性。


经过测试，阿木实验室研发的广播式数传。


该数传使用的是美国 DIGI公司XBEE pro的方案。空中传输距离可达10km以上。经过实验验证，该数传可以作为网状网络数传使用。

该方案的缺点：
地面站需要重新开发。对开发人员的能力要求较高。该数传的核心芯片说明书，通信协议说明书是英文，地面站开发人员需要具备一定英文阅读能力。
该数传使用串口。使用过程中的发现带宽较低，不适合大规模编队，且容易丢包。

该方案的优点显而易见，各个无人车之间可以相互通信。但是由于pixhawk的计算能力太低，如果不加树莓派，没有多少实用价值。为此，推出下面的方案。
方案四：使用网状网络模块通信组网，使用树莓派作为大脑



使用网状网络通信组网，使用树莓派作为大脑，存储队形信息，根据队形信息和领导者位置判断当前小车下一步位置，飞控负责执行走到目标地点。

阿木实验室已经完成树莓派和pixhawk的通信实验，可以使用树莓派控制飞控走到目标地点。

方案五：使用WiFi模块通信组网，使用树莓派作为大脑




方案六：升级控制系统硬件，使用网状网络数传



由于树莓派运算能力不足，不是实时系统，pixhawk的运算能力不足，两个模块接线复杂，所以，我们研发了新的一代控制器- Reactor。

• 从硬件上：Reactor= 树莓派+pixhawk。
  
• 从软件上：Reactor运行的是Linux4.1.15-realtime操作系统。可以同时运行ros和ardupilot
  

小车的固件，并且同时可以运行用户自定义的其他软件。可以在windows平台下使用vs直接对控制系统进行编程。

Reactor基本参数
CPU：           NXP四核 i.MX6Q
架构：          Cortex-A9
主频：          1GHz
内存：          1GB DDR3 / 2GB DDR3
ROM：          8GBeMMC
操作系统：   Linux4.1.15-realtime