无人机检测与维修 课件 项目5、6 无人机飞控维修与故障处理、无人机链路系统检测与维修

无人机检测与维修项目五无人机飞控维修与故障处理任务5.1APM飞控的维修与故障解决无人机飞控是指能够稳定无人机飞行姿态，并能控制无人机自主或半自主飞行的控制系统。无人机飞控一般包括传感器、机载计算机和伺服作动设备三大部分，如图5-1所示，实现的功能主要有无人机姿态稳定和控制、无人机任务设备管理和应急控制三大类。任务5.1APM飞控的维修与故障解决APM飞控（ArduPilotMega自动驾驶仪）是由DIY无人机社区（DIYDrones）推出的飞控产品，是当今最成熟的开源硬件项目。APM是基于Arduino的开源平台，对多处硬件做了改进，包括加速度计、陀螺仪和磁力计组合惯性测量单元（IMU）。由于APM良好的可定制性，通过开源软件MissionPlanner可以配置APM的设置，接受并显示传感器的数据。目前APM飞控已经成为开源飞控成熟的标杆，可支持多旋翼、固定翼、直升机和无人驾驶车等无人设备。任务5.2Pixhawk飞控维修与故障解决Pixhawk接口中PPM总线或者FutabaSBUS接收线（黑色地线、红色电源线和白色信号线）接在RC接口。SB接口是给FutabaSBus预留的。对于SpektrumDSM，DSM2或者DSMX卫星接收机，直接接在SPKT/DSM接口。把从（3DR）分线板引出的一根红黑两根的线接在Pixhawk的任意一个地线（—，黑线)和电源线（+，红线)输出针脚。对于飞行器，将信号线从PDB板与Pixhawk上其对应信号针脚相连。把每个电机的信号线与对应的信号针脚相连。任务5.3其他开源飞控的维修MWC是MultiWiiCopter的缩写，它并不是指硬件产品，而是开源固件。此固件的原创作者是来自法国的Alex，他为了打造自己的Y3飞行器而开发了最初的MWC固件。几年来经过许多高手的参与及共同努力，开发进度越来越快。现在MWC已经基本成熟，可以支持更广泛的硬件平台、外围设备及更多飞行模式，让运行MWC的飞控硬件成为国外开源飞控市场上占有率最高之一的产品。任务5.3其他开源飞控的维修常用的开源飞控是F系列飞控，F系列飞控都采用了stm32芯片。STM32使用的是ARM公司的Cortex-M系列的内核，ARM将MCU的设计卖给其他公司，其他公司再添加总线和各种外设接口，就形成了STM32单片机。STM32根据发展阶段和版本迭代不同有stm32f1xx、stm32f3xx、stm32f4xx、stm32f7xx、STM32H7xx等不同系列，例如STM32F411、STM32F722等。本次课程内容的学习到此结束谢谢大家！无人机检测与维修项目六无人机链路系统检测与维修任务6.1无人机图传设备维修无人机通信链路无人机通信链路是指用于多旋翼无人机系统传输控制和载荷通信的无线电链路，是无人机与地面操纵人员之间沟通的桥梁。通信链路的主要构成包括地面端与天空端。地面端需要将控制信号以及任务指令发送到无人机（天空端），无人机则需将无人机的状态以及任务设备的状态发送到地面端。无人机数据链按照传输方向可以分为上行链路和下行链路，如图6-1所示。上行链路主要完成地面站到无人机遥控指令的发送和接收，下行链路主要完成无人机到地面站的遥测数据（飞行控制）以及视频图像（图传）的发送和接收，并根据定位信息的传输利用上下行链路进行测距，数据链性能直接影响到无人机性能的优劣。多旋翼无人机地面操作人员不仅需要控制无人机，还需了解无人机的飞行状态及无人机任务设备的状态，这就要求地面端能够接收天空端的数据，这类无人机需要上行链路和下行链路两条数据链。任务6.1无人机图传设备维修无人机数传设备：数传又叫电台，是用于飞控和地面站之间的数据传输的超视距链路设备。数传是由发送端、接收端一对儿设备构成。与地面站相连接的叫地面端，与无人机相连接的叫天空端，天空端较小、较轻，而地面端较大。任务6.1无人机图传设备维修（1）无人机图传设备类型无人机图传设备可分为模拟图传和数字图传，数字图传所传输的视频质量和稳定性都要远远好于模拟图传系统。模拟图像传输是指对时间（包括空间）和幅度连续变化的模拟图像信号作信源和信道处理，通过模拟信道传输或通过模拟记录装置实现存储的过程。数字图像传输是指数字化的图像信号经信源编码和信道编码，通过数字信道（电缆、微波、卫星和光纤等）传输，或通过数字存储、记录装置存储的过程。（2）无人机图传构成在无人机场景时，通常将位于机载平台上的图传模块称为天空端，位于地面控制站的图传模块称为地面端，单向大码流数据的通信方向为天空端到地面端。天空端到地面端：通过IP网口支持大码流数据发送，可用于视频通信等业务；同时通过控制接口支持独立的控制信道，可用于控制信息的通信。地面端到天空端：通过IP网口支持小码流数据发送，可用于与天空端IP网口的数据形成双向通信；同时通过控制接口支持控制信息，与天空端发送的控制信息可形成双向通信。任务6.2无人机接收机检测与维修接收机介绍接收机是接收遥控器发出的指令的设备，一般与遥控器配套使用。目前用于无人机主流的无线电频率是2.4G，该无线电波的波长更长，可以通信的距离较远，普通2.4G遥控器与接收机的通信距离在空旷的地方大概在1km以内。2.4GHz所指的是一个工作频段2400M-2483M范围，已经成为无线产品的主流传输技术，该频段是全世界免申请使用。任务6.2无人机接收机检测与维修1.PWMPWM是PulseWidthModulation的缩写，意思是脉宽调制，如图6-5所示。这是一种通用的工业信号，是最常见的控制信号。该信号主要原理是通过周期性跳变的高低电平组成方波，来进行连续数据的输出。由于传输过程全部使用满电压传输，非0即1，很像数字信号，所以其拥有了数字信号的抗干扰能力。脉宽的调节是连续的，使得它能够传输模拟信号。PWM信号的发生和采集都非常简单，现在的数字电路则使用计数的方法产生和采集PWM信号。信号值与电压无关，这在电压不恒定的条件下非常有用，如电池电压会随消耗而降低，AC/DC都会存在纹波等，这些因素不会干扰信号的传输。PWM相对于PPM等协议最大的不同在于，它的每条物理连线里只传输1路信号。也就是，需要传输几个通道就需要几组物理连线。任务6.2无人机接收机检测与维修2.PPM（CPPM）PPM是PulsePositionModulation的缩写。因为PWM每路只能传输一路信号，在分别直接驱动不同设备时没问题。有时不需要直接驱动设备，而是先获取接收机多通道值。要将接收机的信号传输给飞控时，每个通道一组物理连线的方式就显得非常烦琐和没有必要。PPM简单地将多个通道的数值一个接一个合并进入一个通道，用两个高电平之间的宽度来表示一个通道的值。任务6.2无人机接收机检测与维修3.S-BUS/SBUSS.BUS的全称是SerialBus，是个串行通信协议。最早由日本厂商FUTABA引人，随后FrSky的很多接收机也开始支持。S.BUS是全数字化接口总线，数字化是指该协议使用现有数字通信接口作为通信的硬件协议，而且使用专用的软件协议，这使得该设备非常适合在单片机系统中使用，也就是适合与飞控连接。总线是指它可以连接多个设备，这些设备通过一个Hub与这个总线相连，得到各自的控制信息。S.BUS使用RS232C串口的硬件协议作为自己的硬件运行基础，使用TTL电平，即3.3V；使用负逻辑，即低电平为“1”，高电平为“0”。任务6.3无人机遥控器维修遥控器的基本原理遥控器是一种用来远控机械的装置，是多旋翼无人机的必备设备。为熟练使用多旋翼无人机遥控器，需要了解遥控器的基本原理、操作手法、各类遥控器的对频操作。遥控器是主要用于视距内驾驶员对无人机的手控操纵，也有人称其为RC遥控，RC是RadioControl的缩写，意思是“无线电控制”。遥控器是主要用于地面人员对无人机进行视距内操纵，也是目前大多数多旋翼无人机必备的一条数据链系统。遥控器想到达到与无人机通信的功能需要有两部分配合完成，即发射器与接收机。遥控发射机就是俗称的遥控器，行业里也叫“控”。任务6.3无人机遥控器维修遥控器的控制方式遥控器模式有美国手和日本手，油门的位置在左边是美国手，右边是日本手。美国手遥控器的左边遥杆上下控制油门、左右控制为方向舵，右边遥杆的上