这款飞控很心动!来自开发者的Pixhawk 2.1专业评测

wjt213414

玩机

时刻

PIXHAWK 2.1 试玩与评测

Pixhawk 2.1上市已半年有余，良好的硬件设计与产品做工，都使得其在玩家群体中获得了不俗的评价。

这次由阿木社区（amovauto.com）的潇齐与小白为我们带来pixhawk 2的试玩与评测，欢迎大家各抒己见~
关于版本
解释一下大家一直摸不清楚的版本问题。

目前大家普遍使用的pixhawk（满淘宝都是的这个版本）是为pixhawk，而在3DR出品的SOLO灰机中使用的飞控即为pixahawk 2。这次由赫星公司联合Ardupilot社区联合发售的实质上也是pixhawk 2，两款飞控的作者都是Philip Rowse。

为了避免3dr的相关版权问题，这次全面上市的pixhawk统一称为pixhawk 2.1。
OVERVIEW

Pixhawk 2.1作者是Philip Rowse，由国内的赫星无人机公司参与研发、生产、测试，并进行全球范围内的销售。

首先是Pixhawk 2.1整个产品的overview。先来看看开箱吧

个人觉得外观设计很硬朗、别致，与山寨风格说不。



本图自www.3dxr.co.uk



本图自pixhawk.com



本次评测开箱

Pixhawk 2.1出厂标配：

pixhawk2.1自动驾驶仪 x 1

4G SD卡 x 1；I2C扩展版 x 1；3M双面海绵贴；

数传连接线 x 2；电源模块 x 1；I2C连接线 x 1；

蜂鸣器 x 1；GPS连接线 x 2；安全开关 x 1；

USB 连接线 x 1；

pixhawk 2.1 用户手册

都有什么特点

详细了解了pixhawk 2.1 以后，我们认为这款产品非常具有个性，作为开发者来讲，最直观的几个特点如下：

IMU、FMU、底板分离，利于自定义硬件开发

三套IMU，两套气压计，IMU恒温，IMU减震措施非常好

爱迪生板卡接口，可以进行扩展计算

外设接口更丰富，更牢固

板载电源设计的冗余度很高，飞控的硬件设计，实际很重要的工作是电源管理的设计

改善的RTK系统支持，厘米级高精度定位

IMU内置加热，有利保障低温环境作

下面我们进行简单的分析


IMU、FMU、底板分离设计



pixhawk 2.1 拆解图

pixhawk2.1采用IMU、FMU、电源底板的三套分离的设计，IMU里面做了单独的减震和恒温措施，FMU在IMU的下边，底板在最下面。IMU的减震做的很好，独立配重，减震海绵。这样的话对于加速度计，稳定性能优化有很大提升，同时飞控再也不用加外置减震了。

特别要提到的是，2.1版本采用3冗余IMU。

（3 x 加速度计，3 x 陀螺仪，3 x 磁罗盘，2 x 气压计）

目前pixhawk1和pixhawk2是用的同一套固件，他们两个是兼容的。pixhawk1和2.1区别比较大的就是pixhawk1是两个IMU，pixhawk2是三套IMU。多出来的一个IMU是MPU9250，2.1版本有MPU9250，那么9250这个IMU就会发布IMU数据。最新的原生固件代码，加入了IMU投票机制(vote)，计算三套IMU的协方差和一致性来确定使用那套IMU的数据给姿态估计，在一定程度上提高了姿态估计的稳定性。

根据这种硬件设计，带来了更大的灵活自主性。开发者可以选择保留IMU和主板，单独对底板进行设计，在底板上添加各类航空插件和传感器，避免了对IMU和主板进行造轮子。



IMU减震设计

也要再谈谈2.1的减震设计，上图可以看到，通过对IMU与主飞控板FMU的隔离，能有效减少电流对传感器的干扰；内置泡棉也能对高频振动进行良好的过滤，从而取得更精确的传感器测量数据。

这次评测我们选择了450机架，使用的固件是arducopter.测试得到的加速度计数据也能让人满意，加计的数值基本在（-1.5，1.5）之间，上图看看：




FMU主板设计

先看看FMU主板的拆解





主处理器和协处理器，与pixhawk1的没有什么区别，主板上有块气压计和IMU里面的气压计构成双气压计的设计，这部分主要用来优化气压定高的功能，我们实测发现确实要比Pixhawk 1的气压定高效果要好。

另外需要提及的是，2.1版本的主板设计是8层板，8层板一方面对于信号的完整性比较有利，但是另一方面也直接提升了产品的成本，以及IMU上的柔性电路板的设计也提升了制造工艺的难度，我们认为还是有优化的空间的。（欢迎各路硬件高手探讨）


电源底板设计

电源底板包含了电源管理的模块和飞控板的外设接口。





相比以往pixhawk 1的外设接口，有了很大的改进终于不怕接口松动了。我们知道因为pixhawk 1的接口松动带来的飞机失控问题很常见。我们以往在用pixhawk 1的时候，总是打上热熔胶，防止因为震动而带来的接口松动导致数据错乱。这方面pixhawk 2可以说做的比以前大有改善。

在电源管理上这个版本，做了相当的工作(两路的电源冗余输入，底板独立的电源管理模块)，提高了整个系统电源管理的稳定性，但是也相应带来了比较高的成本。从硬件设计角度，电源管理在飞控设计中也占有很大比重。所以质量好的电源管理也很有必要的。


扩展计算性能

Pixhawk 2.1的硬件专门拓展出了Edison的接口，用户可以自行购买Edison板子直接插在主板飞控主板上来进行其他任务的计算。


但是目前Edison板板在业界处境较为尴尬，与同类产品比较，Edison处理性能的不理想导致其并没有被开发者广泛使用。

那么我们给出的建议是用户可以选择Edison来进行扩展计算，也可以选择在Ardupilot官方演示中一直使用的Companion Computer方式进行扩展（关于companion computer详见Ardupilot官方wiki）。


改善的差分定位系统

更精确的定位效果一直是广大开发者和玩家所追求的。那么这次Pixhawk 2.1版本中对于RTK系统做了更有效的支持，搭配赫星公司与官方社区研发出品的Here+ RTK产品，可以获得良好的厘米级定位精度，与我们之前看到的使用其他品牌的差分设备不同，官方支持的RTK系统对于使用的上手、调试以及稳定性有了更大的保障。



总结

以上是对Pixhawk 2.1试玩之后的宏观介绍，最后做个简单的总结，Pixhawk 2.1这代产品在硬件上有着三余度IMU，通过IMU、FMU、电源底板的模块分离设计，带来了更多的自主性；内置的隔离减震、加热功能，也提供了更稳定的作业性能；通过扩展Edison也可进行更多的任务计算；对于RTK系统的支持更加完善，带来更精确的定位；通过实际测试，2.1版本硬件的改善也使得飞行性能（如掉高、稳定性）也有了长足的进步。

需要说明的是，若想要获得更优良的飞行体验，软件层面的提升也是需要下一番功夫的，愿我们国内的开发者可以对开源社区进行更多的贡献，多多提交issue、pull request。众人拾柴火焰高，开源的良好氛围能为行业与开发者个人带来更好的提升。

“以下是部分评测飞行视频”
http://static.video.qq.com/TPout.swf?vid=z0393jldkne&1314.swf
定点飞行与一键返航A

http://static.video.qq.com/TPout.swf?vid=o0393cwibfv&1314.swf
定点B、定高飞行与一键返航B

http://static.video.qq.com/TPout.swf?vid=e0393bbn85u&1314.swf
定高模式飞行

这一期的评测到这里就结束了，如果大家有想法或意见欢迎加入我们进行讨论。

如果对Pixhawk 2.1飞控产品有咨询及购买意向，请联系赫星无人机公司。

（淘宝店铺搜索：赫星开源无人机）
小广告
4月22日，新一期PX4无人机开发培训课即将在北京举行，还是熟悉的老师，更细致的讲解。

北京，4月22日，无人机（PX4）开发培训再次开启啦

不要错过噢~

详情联系summer或天心。

summer——电话：13814838574

天心——电话：18638900116



飞控漫谈/DroneChina社区与各高校教授、学者以及各大公司开发者均有良好的合作交流关系，同时也是ArduPilot官方在国内的重要合作伙伴。

欢迎各路开发者加入我们~