技术分享 | 如何让Pixhawk无人机实现精准降落?

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众所周知，我们经常使用的一键返航功能，主要依靠GPS定位。在无人机返航过程中，由于GPS定位的误差比较大，且无人机在降落过程中容易受到风力等环境因素影响，如果不加以人为控制，降落点和起飞点往往会有1米以上误差。当然对于普通用户而言，精度要求不高，对使用没有影响。但是如果要让无人机实现全自主飞行，适应自动返回充电平台充电等应用场景，精准降落就是必须要克服的问题。目前市面上常见的无人机(固定翼、多旋翼、直升机)精准降落方法主要有两种：
1. 基于RTK地面站的精准降落技术，通过RTK基站给无人机发送自身在大地坐标系下的精确位置。

2. 基于图像识别技术，使用无人机机载图像识别设备识别地面目标降落点，获得目标降落点与无人机的相对位置。如：二维码识别降落。

本节教程我们使用的方法是利用安装在无人机上的单目摄像头，识别地面上降落点的红外LED信标。

该模块可以应用于无人机精准降落、空地协同或者特定物体的追踪等。模块分为两个部分：单目相机和红外信标。单目相机运行基于色调特征的快速跟踪算法，当单目相机检测到红外信标上的红外光源时，单目相机可实时计算出相机视野内红外信标的水平位置。
此模块完全兼容开源平台PX4和ardupilot，并且出厂之前已经对模块调试完毕，用户只需配置几个特定参数，模块即可正常工作，真正做到即插即用。
该方法相较于之前的2种方法，它优点在于：相较于RTK方案，它实现成本更低，安装灵活方便；相较于图像识别，它调试更简单，对环境光照没有要求。以下是测试视频：

相机参数：

相机FOV	90°
相机焦距	3.6mm
供电范围	5V(飞控供电)
数据刷新率	50HZ
数据通信接口	I2C
相机尺寸	58mm*55mm*23mm
相机重量	51g（含外壳）

红外信标参数：

红外信标供电范围	10-15V(建议使用3S锂电池供电)
功耗	0.25A @ 12V
红外信标尺寸	104mm*54mm*12mm
红外信标重量	51g（含外壳）
最大可识别距离	20米

注：红外视觉引导模块必须需要RangeFinder模块配合才能工作。当RangeFinder有效测量距离小于20米，红外视觉引导模块的最大可识别距离取决于RangeFinder的最大有效量程。当RangeFinder有效测量距离大于20米，红外视觉引导模块的最大可识别距离为20米。我们测试使用的是TFmini plus激光定高模块，使用方法在本期另一篇教程中有介绍。

一、硬件准备：

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已经组装调试好的pixhawk无人机一台

TB购买链接：F450无人机

TB购买链接：Z410无人机

红外视觉引导模块

TB购买链接：红外视觉引导模块

I2C扩展口

TB购买链接：I2C扩展口

TFmini plus激光雷达

TB购买链接：TFmini plus

3S 5200mah XT60锂电池

TB购买链接：锂电池

二、软件准备：

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多旋翼Copter3.6及更高版本支持此传感器。我们测试使用的是Copter3.6.12固件

https://pan.baidu.com/s/13vgNVGWxnPtdHArzexRcOg

提取码:0h9r

Missionplanner1.3.62地面站免安装版下载链接：https://pan.baidu.com/s/1yLy7OK2PmpSmoB7bu3BA7w
提取码：5qrh

三、接线说明：

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单目相机是通过I2C与飞控通讯连接的。相机线序：SCL蓝色  SDA白色  VCC红色(5V)  GND黑色(由飞控给相机供电)





红外LED信标线序：VCC红色 GND黑色（10-15V     建议使用3S锂电池供电）。红外LED信标可放置于地面，或则要求的移动平台上。

四、安装过程：

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1.pixhawk2.4.8飞控上只有一个I2C口，用于连接外置罗盘。所以要用到I2C扩展口，连接外置罗盘和单目相机。



2.相机用双面胶粘在机身下方，尽量安装在中心位置。不要有阻挡。注意安装方向(如果相机不是安装在飞机中心位置，需要修改相机相对于无人机中心的参数，详见参数设置)



五、参数设置

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PLND相关参数

PLND_ENABLED = 1 （开启视觉引导，需要先使能此参数，重启飞控后才可更改PLND相关的其他参数）


PLND_TYPE = 2  （传感器类型）


PLND_BUS = -1   (Pixhawk2.4.8 = -1 ; Pixhawk2 = 0)



PLND_EST_TYPE = 0  (0：传感器原始值   1：kalman滤波器估计值)



2.如果相机不是安装在飞机中心位置，需要修改以下参数
PLND_CAM_POS_X = 0 (默认是0。如果相机安装位置相较于无人机中心位置靠前，那么X轴偏移量填写正值。反之填写负值。 单位：m)PLND_CAM_POS_Y = 0 (默认是0。如果相机安装位置相较于无人机中心位置靠右，那么Y轴偏移量填写正值。反之填写负值。 单位：m)PLND_CAM_POS_Z = 0 (默认是0。如果相机安装位置相较于无人机中心位置靠下，那么Z轴偏移量填写正值。反之填写负值。 单位：m)，

3.TFmini plus激光雷达参数设置

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详见下一篇教程

4.遥控器辅助通道设置：用于loiter模式下的跟踪控制

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注：无人机在降落模式下，不管是否打开使能开关，无人机检测到红外信标之后，都会进入精准降落模式。

我们以8通道为例：

4.1 遥控器上，给8通道分配一个2挡开关，用于跟踪控制开关；

4.2 辅助开关设置

CH8_OPT = 39 （当使能开关打开，无人机处于Loiter，无人机会跟随红外信标移动）


六、注意事项：

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精准降落需要在GPS定位后才能使用；

只要飞控设置了PLND的参数，当无人机在返航模式的降落阶段、或则是降落模式下，相机检测到红外LED信标，无人机就会进入精准降落模式，不需要人为操作；

如果无人机已经进入降落阶段，高度小于10米，但是水平距离与地面红外LED信标超过2米以上，红外信标有可能不在相机视野范围内，会导致精准降落失败；

设置遥控器辅助通道的作用，是用于视觉引导跟踪。

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飞飞飞飞fei

您好我想问下四旋翼无人机夜晚的时候最低多少地亮度可以识别停机坪的二维码二维码（大概50cm），以便让它能够正常停落