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多旋翼飛行器設計與控制·Pixhawk系列飛控狀态通知（筆記003）
手可摘星辰不敢高聲語 2020-07-17 18:51:23 572 收藏 5
分類專欄： PX4
最後釋出:2020-07-17 18:51:23首次釋出:2020-07-17 18:51:23
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筆全部都來自于：（px4官網）飛行狀态注意事項
PX4提供基于機載視覺（LED）和聲音（蜂鳴器）的進階飛行狀态和飛行準備提示。
例如，這些提示
- 表明飛行器是否正确校準
- 是否有SD卡
- 是否有位置鎖定
- 是否可以安全靠近
- 是否解鎖
- 是否可以起飛
- ……
此外，PX4在地面站的起飛前檢查中提供更詳細的關于起飛準備的資訊
一、LED含義
Pixhawk系列飛行控制器 使用LED來顯示目前飛行器的狀态
- UI LED 提供了與 起飛準備相關的面向使用者的狀态資訊
- LEDs狀态 提供PX4IO 和 FMU SoC的狀态。 它們表示電量、驅動模式和活動以及錯誤
1、UI LED
RGB UI LED顯示目前 飛行器起飛準備 的狀态。 這通常是一個超亮的I2C外設，可能安裝在飛控闆上（例如，FMUv4飛控闆上沒有，通常使用安裝在GPS上的LED）。
可能有GPS鎖 (LED訓示燈為綠色) 并且無法解鎖飛機，因為PX4還沒有 通過起飛前檢測。 起飛需要有效的全球位置估計!
在遇到錯誤 (紅色LED閃爍), 或者飛行器無法解除GPS鎖 (LED從藍色變為綠色) 時， 檢視QGroundControl中詳細的狀态資訊包括校準狀态，在 飛行前檢查(内部)時會報告錯誤資訊。 還要檢查GPS子產品是否正确連接配接，Pixhawk是否正确讀取GPS資訊，GPS是否發送正确的GPS位置。
[藍色LED常亮] 解鎖， GPS未鎖定： 表上飛行器已經解鎖并且GPS子產品沒有位置鎖。 當飛行器已經解鎖，PX4會解鎖對電機的控制，允許你操縱無人機飛行。 像往常一樣，在解鎖時要小心，因為大型螺旋槳在高速旋轉時可能很危險。 飛行器在這種模式下無法執行引導任務。
[藍色LED閃爍] 未解鎖, 沒有GPS鎖： 與之前類似，但是你的飛行器沒有解鎖。 這意味着你将不能控制電機，但是其他子系統正在工作。
[綠色LED常亮] 解鎖，GPS鎖定： 表示飛行器已經解鎖，但是GPS子產品有位置鎖。 當飛行器解鎖，PX4将會解鎖對電機的控制，允許你操縱無人機飛行。 像往常一樣，在解鎖時要小心，因為大型螺旋槳在高速旋轉時可能很危險。 在這種模式下，飛行器可以執行引導任務。
[綠色LED閃爍] 未解鎖，GPS鎖定： 與之前類似，但是你的飛行器沒有解鎖。 這意味着你将無法控制電機，但是其他子系統包括GPS位置鎖正在工作。
[紫色LED閃爍] 故障保護模式： 當你的飛行器在飛行時遇到問題，此模式将激活，比如飛行器失去手動控制、電量過低或内部錯誤。 在故障保護模式時，飛行器将試圖傳回起飛位置，或者降落在目前位置。
[黃褐色LED常亮] 低電量警告： 表示飛行器電量極低。 在某一點之後，飛行器将進入故障保護模式。 但是，此模式警告此次飛行應該結束。
[紅色LED閃爍] 錯誤/設定需要： 表示飛行器在飛行前需要配置或校準。 将飛行器連接配接到地面站以找出問題所在。 如果您已經完成設定過程，飛行器仍然閃爍紅色，這表明還有其他錯誤。
2、LED狀态
三種LED狀态 提供FMU SoC的狀态，另外三個提供 PX4IO 的狀态(如果存在)。
它們它們表示電量、驅動模式和活動以及錯誤。
從上電開始，FMU和PX4IO的CPU首先運作引導程式(BL) 然後運作程式(APP)
下表顯示引導程式和APP使用如何使用LED來顯示狀态。
| 顔色 | 标簽 | 引導加載程式使用 | APP使用 |
|---|---|---|---|
| 藍色 | ACT(激活) | 引導加載程式接收資料的時候閃爍 | 表示ARM狀态 |
| 紅色/琥珀色 | B/E(在引導加載程式/錯誤) | 在引導加載程式時閃爍 | 表示錯誤狀态 |
| 綠色 | PWR(電源) | 引導加載程式不使用 | 表示ARM狀态 |
上面所列的LED标簽是常用的，但是在一些飛控闆上有所不同。
下面給出了LED更詳細的資訊(“x”表示任意狀态)
| 紅色/琥珀色 | 藍色 | 綠色 | 含義 |
|---|---|---|---|
| 10Hz | x | x | Overload CPU load > 80%, or RAM usage > 98% |
| OFF | x | x | Overload CPU load <= 80%, or RAM usage <= 98% |
| NA | OFF | 4 Hz | actuator_armed->armed && failsafe |
| NA | ON | 4 Hz | actuator_armed->armed && !failsafe |
| NA | OFF | 1 Hz | !actuator_armed-> armed && actuator_armed->ready_to_arm |
| NA | OFF | 10 Hz | !actuator_armed->armed && !actuator_armed->ready_to_arm |
二、蜂鳴器含義
Pixhawk系列飛控 使用蜂鳴器 LED 來顯示飛機的飛行狀态和飛行事件（比如，解鎖是否成功，低電量警告）。
下面列出一組标準蜂鳴器聲音。
打開網頁對照聲音：蜂鳴器含義（Pixhawk系列）
啟動聲音、啟動錯誤聲音、建立檔案系統、格式化失敗、執行px4IO、執行px4IO成功、px4IO程式失敗、操作錯誤聲音、操作正常通知聲音、中立通知聲音、負面通知聲音、加鎖警告、加鎖失敗聲音、電池低電量警告、電量消耗過快警告、GPS信号弱警告、降落傘釋放、EKF警告、氣壓警告、蜂鳴器響一聲、Home Set Tune
三、飛行前傳感器/估算器檢查
PX4 執行很多飛行前傳感器品質和估算器檢查，以确定是否有足夠好的位置估計來解鎖和駕駛飛行器（這些檢查由 COM*ARM* 參數控制）。
任何飛行前錯誤都會在QGroundControl中報告為PREFLIGHT FAIL
消息。
在日志中的
消息還顯示了 GPS 品質檢查失敗。estimator_status.gps_check_fail_flags
EKF 飛行前檢查 / 錯誤
什麼是ECL EKF？
估計和控制庫（ECL）使用擴充卡爾曼濾波器（EKF）算法來處理傳感器測量并提供以下狀态的估計值：
- 四元數定義了從北，東，下局部土架構到X，Y，Z體架構的旋轉
- IMU的速度-北，東，下（m / s）
- 在IMU上的位置-北，東，下（m）
- IMU增量角度偏差估算-X，Y，Z（弧度）
- IMU增量速度偏差估算-X，Y，Z（m / s）
- 地磁場分量-北，東，下（高斯）
- 車身架構磁場偏置-X，Y，Z（高斯）
- 風速-北，東（m / s）
EKF在延遲的“融合時間範圍”上運作，以允許每次測量相對于IMU的不同時間延遲。每個傳感器的資料都被FIFO緩沖并由EKF從緩沖區中檢索出來，以便在正确的時間使用。每個傳感器的延遲補償由EKF2 _ * _ DELAY參數控制。
補充濾波器用于使用緩沖的IMU資料将狀态從“融合時間範圍”傳播到目前時間。該濾波器的時間常數由EKF2_TAU_VEL和EKF2_TAU_POS參數控制。
EFK報道的下面的這些錯誤（相關的檢查和參數）同時會傳入到QGC中：
PREFLIGHT FAIL: EKF HGT ERROR
：
- 當 IMU 和高度測量資料不一緻時會産生此錯誤。
- 執行加速度計和陀螺儀校準并重新啟動飛行器。 如果錯誤仍然存在，請檢查高度傳感器資料是否存在問題。
- 檢查由COM_ARM_EKF_HGT參數控制。
PREFLIGHT FAIL: EKF VEL ERROR
:
- 當 IMU 和 GPS 速度測量資料不一緻時會産生此錯誤。
- 檢查 GPS 速度資料是否存在不真實的資料跳轉。 如果 GPS 品質看起來沒有問題，請執行加速度計和陀螺儀校準并重新啟動飛行器。
- 檢查由COM_ARM_EKF_VEL參數控制。
PREFLIGHT FAIL: EKF HORIZ POS ERROR
:
- 當 IMU 和位置測量資料（GPS 或外部視覺）不一緻時會産生此問題。
- 檢查位置傳感器資料是否存在不真實的資料跳轉。 如果資料品質看起來不錯，請執行加速度計和陀螺儀校準并重新啟動飛行器。
- 檢查由COM_ARM_EKF_POS參數控制。
PREFLIGHT FAIL: EKF YAW ERROR
:
- 當使用陀螺儀資料估計的偏航角和來自磁力計或外部視覺系統的偏航角不一緻時，産生該誤差。
- 檢查 IMU 資料是否存在較大的偏航率漂洗，并檢查磁力計的對準和校準。
- 檢查由 COM_ARM_EKF_YAW 參數控制
- 預設值0.5允許導航偏航角和磁偏航角（磁力計或外部視覺）之間的差異不超過EKF所允許的最大值的50％，并且為飛行開始時的誤差增加提供了一定的餘量。
- 如果偏航陀螺儀具有較大的偏移量，或者如果車輛在磁幹擾或磁力計校準不良的情況下移動或旋轉，則可能會失敗。
PREFLIGHT FAIL: EKF HIGH IMU ACCEL BIAS
:
- 當 EKF 估計的 IMU 加速度計偏差過大時，會産生此錯誤。
- 檢查由COM_ARM_EKF_AB參數控制。
PREFLIGHT FAIL: EKF HIGH IMU GYRO BIAS
:
- 當由 EKF 估計的 IMU 陀螺儀偏差過大時會産生該錯誤。
- 檢查由COM_ARM_EKF_GB參數控制。
PREFLIGHT FAIL: ACCEL SENSORS INCONSISTENT - CHECK CALIBRATION
:
- 當來自不同 IMU 單元的加速度測量值不一緻時，會産生此錯誤消息。
- 此檢查僅适用于具有多個 IMU 的闆。
- 檢查由COM_ARM_IMU_ACC參數控制。
PREFLIGHT FAIL: GYRO SENSORS INCONSISTENT - CHECK CALIBRATION
:
- 當來自不同 IMU 單元的角速率測量值不一緻時，會産生此錯誤消息。
- 此檢查僅适用于具有多個 IMU 的闆。
- 檢查由COM_ARM_IMU_GYR參數控制。
PREFLIGHT FAIL: COMPASS SENSORS INCONSISTENT - CHECK CALIBRATION
:
- 當來自不同指南針傳感器的測量值差異太大時，會産生此錯誤消息。
- 這表明校準，定向或電磁幹擾不良。
- 該檢查僅适用于連接配接了多個指南針/磁力計的情況。
- 檢查由 COM_ARM_MAG_ANG 參數控制
PREFLIGHT FAIL: EKF INTERNAL CHECKS
:
- 如果水準GPS速度、磁偏航、垂直GPS速度或垂直位置傳感器(預設為Baro，但如果使用非标準參數，可能是測距儀或GPS)的創新幅度過大，則會産生此錯誤資訊。創新之處在于由慣性導航計算預測的數值與由傳感器測量的數值之間的差異。
- 使用者應檢查日志檔案中的創新級别以确定原因。 這些可以在ekf2_innovations消息下找到。 常見問題/解決方案包括：
- IMU在預熱時漂移。 可以通過重新啟動自動駕駛儀來解決。 可能需要IMU加速和陀螺儀校準。
- 鄰近的磁幹擾與車輛運動相結合。解決我的移動車輛，等待或重新供電。
- 磁力計校準不正确并伴有車輛運動。 通過重新校準解決。
- 啟動時的初始沖擊或快速移動導緻了不良慣性導航解決方案。解決方法是重新啟動車輛，在前5秒盡量減少移動。
其他參數
以下參數也會影響飛行前檢查
COM_ARM_WO_GPS
COM_ARM_WO_GPS參數控制在沒有全局位置估計的情況下是否允許解鎖