FMT固定翼无人机目标搜寻与投掷

Posted 2022-12-04 阿木实验室

近期，我们在FMT固定翼平台进行了目标搜寻和目标投掷实验，从实验结果来看，FMT固定翼的自稳、定高、定点、航点及返航功能均满足预期，最终成功完成了此次实验，下面我们通过视频一起来了解本次实验的情况。

【国产开源FMT飞控系统】固定翼自主飞行,目标搜寻空投实验

从视频中大家可以看到，FMT固定翼能够按照既定路线飞行，通过 Mini Homer图数传链路实现图像传输，从而在地面站看到数字标靶位置，对1、2号数字执行搜寻任务，对3、4号数字先执行搜寻任务，再通过手动操作执行抛投任务。实验中最关键的环节便是航点功能，下面我们就详细介绍一下FMT的航点功能具体是如何实现的。

FMT固定翼航点飞行功能主要在FMS（飞行管理系统）中实现，其算法模型主要包含两个部分，分别为状态机（FMS State Machine）和指令生成器（FMS Commander）。

其中状态机主要负责模式的切换逻辑。与航点相关的模式包括 Mission 模式、Takeoff 模式、Return 模式和 Hold 模式等。Mission 模式主要负责处理输入 FMS 的航点数据 Mission_Data ，并依次将各航点数据解析发送给 Commander 进行控制。Mission 模式的状态机逻辑如下所示：

 在 NextWP 状态下取出下一个航点数据，这里的航点数据可以是 Takeoff 航点、Return 航点或者普通的 Waypoint 航点（Land 航点暂未支持）均可。根据航点的类型进入到对应的状态中，比如 Waypoint 状态。然后由对应的状态对原始的航点数据进行解析，并生成目标航点数据 Cmd_In.sp_waypoint 。下图为 Waypoint 状态生成目标航点数据：

 状态机生成了目标航点数据后，再由 Commander 负责执行，生成 Controller 的控制信号。

这里巡航速度 u_cmd 通过 FMS 的参数设置，例如默认为13m/s，用户可以通过调节参数来修改固定翼的巡航速度。位置控制产生 y 方向的加速度信号 ay_cmd ，来控制固定翼的横滚角，从而改变固定翼的飞行轨迹及航向角。而高度控制则是生成高度方向的速度 w_cmd 来控制飞机的高度。

我们再来看一下Position Command 位置控制，其内部框图如下所示：

 其中 WayPoint 负责选出三个航点数据P1（当前航点）、P2（目标航点）和P3（飞机的位置）。然后通过 L1 算法输出 y 方向的加速度指令 ay_cmd_mPs2 。

高度控制器的算法比较简单，就是一个 P 控制器，由高度误差输出高度方向的速度指令 w_cmd 。

 通过此次实验可以看出FMT固定翼飞控系统已经比较成熟，各种任务及动作均能稳定执行。目前FMT国产开源飞控系统已经支持了四旋翼和固定翼，感兴趣的朋友可以访问FMT项目地址或查看阿木实验室官网课程进行学习。

也欢迎对FMT感兴趣的开发者加入开源生态，为国产开源飞控系统添砖加瓦。

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