手把手教你在Ardupilot飛控中配置使用MTF-01光流測(cè)距一體傳感器并實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定點(diǎn)飛行
簡介
MTF-01/02是微空科技最新研發(fā)推出的兩款光流測(cè)距一體傳感器，MTF-01集成850nm高性能激光測(cè)距傳感器，無懼強(qiáng)光干擾，室內(nèi)室外均可使用。且兩款光流傳感器均集成了多種通信協(xié)議，可以支持絕大部分主流開源飛控如Ardupilot、PX4、INAV及國產(chǎn)開源飛控FMT等等。
每一種開源飛控的光流及測(cè)距傳感器的配置均會(huì)有所區(qū)別，本文目的在于引導(dǎo)讀者學(xué)會(huì)在Ardupilot飛控中從零開始正確接入及配置MTF-01光流傳感器并成功實(shí)現(xiàn)光流定點(diǎn)飛行，此教程適用于微空科技的所有光流傳感器，包括不僅限于MTF-01/02。
物品清單
WIN10/11電腦一臺(tái)
一架使用Ardupilot固件并能良好氣壓定高的飛機(jī)，固件版本>4.2.0
MTF-01模塊一個(gè)
USB轉(zhuǎn)TTL模塊一個(gè)
連接線若干
前期準(zhǔn)備
MTF-01內(nèi)置多種飛控傳感器協(xié)議，因此如果要在Ardupilot飛控中使用，首先需要使用微空助手確認(rèn)或者修改模塊協(xié)議版本。
微空助手軟件需要運(yùn)行于WIN10/11上，軟件可以到微空科技官網(wǎng)下載（仍施工中），一般購買傳感器模塊時(shí)也會(huì)配送資料。
注意，此時(shí)需要用USB轉(zhuǎn)TTL模塊將MTF-01直接連接電腦，再使用微空助手軟件連接模塊。因?yàn)樵趯?shí)際使用過程中，經(jīng)常碰到很多人不太熟悉串口工具?，所以需要著重描述一下過程。
首先需要檢查USB轉(zhuǎn)TTL模塊與MTF-01的接線是否正確，請(qǐng)參考下圖的連接方式。
USB轉(zhuǎn)TTL模塊接入電腦后，安裝好驅(qū)動(dòng)，可以在設(shè)備管理器中查看是否模塊已被識(shí)別，已經(jīng)端口號(hào)是多少。
下一步，打開微空助手軟件。在軟件右上角選擇正確的端口號(hào)，波特率115200，并點(diǎn)擊連接。如果一切正常，模塊將會(huì)被識(shí)別，主界面將更新傳感器數(shù)據(jù)欄，并刷新數(shù)據(jù)波形圖。
右側(cè)功能欄點(diǎn)擊齒輪圖標(biāo)打開配置界面，根據(jù)下面示意圖修改模塊參數(shù)。
修改配置成功的話，消息欄將會(huì)有消息輸出，注意查看
到此模塊協(xié)議修改結(jié)束，可以將模塊接入Ardupilot飛控了。
新手用戶經(jīng)常會(huì)碰到的幾個(gè)問題，總結(jié)一下：
USB轉(zhuǎn)TTL模塊沒安裝驅(qū)動(dòng)，電腦無法識(shí)別；
沒選擇正確的端口號(hào)；
模塊的Tx和Rx沒有和USB轉(zhuǎn)TTL模塊的交叉連接；
安裝MTF-01并連接飛控
MTF-01傳感器需要以正確的朝向安裝在飛機(jī)底部，光流鏡頭正朝下方，并且需離地至少1-2cm高度，5cm以上是最好的。測(cè)距發(fā)射接收和光流鏡頭均不能被遮擋。
注意光流安裝方向一定不能搞錯(cuò)，否則將無法正常飛行！
新手請(qǐng)先按照默認(rèn)方向來安裝，測(cè)試OK后，如果有需求，可以使用微空助手修改光流方向。
MTF-01使用串口輸出傳感器數(shù)據(jù)，而絕大部分飛控板均有預(yù)留4-5路串口，只要將其連接到任一串口即可。以國內(nèi)比較經(jīng)典的飛控硬件pixhawk2.4.8為例，除了GPS接口外，還預(yù)留有TELEM1 TELEM2?SERIAL4/5這四路串口，分別對(duì)應(yīng)Ardupilot固件中的serial1/2/4/5。可以將MTF-01接入這四路串口中的任意一個(gè)，然后在飛控地面站中進(jìn)行對(duì)應(yīng)配置即可，下文將以TELEM2口為例。
其它飛控硬件也是同樣道理，只要注意硬件端口與固件中serial的對(duì)應(yīng)關(guān)系即可，有不明白的地方可以咨詢飛控廠商。
將MTF-01模塊接到TELEM2上，對(duì)應(yīng)連接飛控端子的5V和GND，而Rx和Tx照常是交叉連接，其它PIN如CTS RTS用不到可忽略。
飛控配置
連接完飛控后，飛控通過USB接入電腦，打開Mission Planner地面站軟件，配置修改飛控的相關(guān)參數(shù)。注意MP不能使用過老的版本，不然可能找不到某些參數(shù)，本文中的MP版本號(hào)為1.3.79。
配置SERIAL參數(shù)
地面站連接，并加載完飛控參數(shù)后，打開“參數(shù)樹”，找到SERIAL2相關(guān)參數(shù)，將波特率修改為115，協(xié)議值為1。
配置FLOW參數(shù)
找到FLOW_TYPE這個(gè)參數(shù)，并將其配置為5。如果確認(rèn)飛控固件版本大于4.2.0，但在地面站中始終找不到這個(gè)參數(shù)值，那是因?yàn)轱w控固件編譯的時(shí)候?qū)⒐饬鞴δ芙o禁用掉了（通常出于節(jié)省flash的考慮），解決方案是換飛控，除非你可以自己重新編譯ardupilot固件。
配置RNGFND1參數(shù)
在參數(shù)樹中找到RNGFND1（Ardupilot可以配置使用多組測(cè)距傳感器），將RNGFND1_TYPE設(shè)置為10，RNGFND1_ORIENT設(shè)置為25，MAX_CM設(shè)置為600（MTF-01是室外普通地面最高普遍只能測(cè)到5-6米），MIN_CM設(shè)置為1。
至此，飛控的相關(guān)傳感器參數(shù)配置完畢，重啟飛控，并重新連接地面站軟件，檢查是否有讀取到MTF-01的光流與距離數(shù)據(jù)。
Mission Planner的飛行數(shù)據(jù)界面，左下方的狀態(tài)欄中，有著飛控的所有狀態(tài)數(shù)據(jù)，數(shù)量非常多，按照參數(shù)首字母來排列的，需要耐心尋找一下opt和rangefinder1這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)，如果這些數(shù)據(jù)已經(jīng)顯示出數(shù)值并不斷刷新，那么恭喜你，Ardupilot飛控已經(jīng)能夠成功識(shí)別到MTF-01傳感器了！
EKF3參數(shù)配置
到這一步時(shí)，工作完成度已經(jīng)達(dá)到80%了，但仍需要一定的參數(shù)配置，才能讓Ardupilot飛控在飛行中使用光流傳感器數(shù)據(jù)。
注意Ardupilot的融合觀測(cè)器有多個(gè)版本，如EKF2和EKF3，本教程以最新的EKF3為例，Ardupilot從4.2.0版本開始是默認(rèn)使用EKF3的，但我們?nèi)宰詈么_認(rèn)一下。
接下來配置EK3參數(shù)，讓其使用光流數(shù)據(jù)來定位飛行。
EK3_SRC_OPTIONS設(shè)為0，禁用所有速度融合功能
EK3_SRC1_POSXY設(shè)為0，不使用位置數(shù)據(jù)
EK3_SRC1_VELXY設(shè)為5，速度數(shù)據(jù)選擇使用光流傳感器
EK3中還有一些其它和光流相關(guān)的參數(shù)，暫時(shí)保持默認(rèn)值即可
飛行測(cè)試
終于可以起飛了，但還有幾個(gè)問題要先確認(rèn)一下：飛控已經(jīng)被配置，可以使用遙控器切換到Loiter模式，解鎖檢查中已關(guān)閉GPS的檢查。
參數(shù)樹中找到ARMING_CHECK，點(diǎn)擊數(shù)值，取消勾選All和GPS lock，否則不能正常解鎖飛控。
所有準(zhǔn)備均OK，接下來找一個(gè)光線紋理充足的室內(nèi)地面進(jìn)行飛行測(cè)試，注意光流在反光比較強(qiáng)烈的地板上性能會(huì)比較差，盡量避開此類場(chǎng)景。
飛機(jī)正常上電，等待初始化完畢后，遙控器切換到Loiter檔位，解鎖起飛，拉升飛機(jī)到1米左右高度觀察飛行情況，如果能高度和位置均能穩(wěn)定控制住，說明光流和測(cè)距傳感器均成功生效了！
如果在loiter模式無法解鎖，并報(bào)錯(cuò)：Need Position Estimate，那么大概率是因?yàn)槟K過于接近地面，光流數(shù)據(jù)質(zhì)量不佳導(dǎo)致的，可以先在定高模式下起飛，再切換到Loiter模式。或者將光流模塊離地高度調(diào)高一些。
光流與GPS切換使用
Ardupilot接入MTF-01模塊后，激光測(cè)距傳感器在任何時(shí)候都是會(huì)被飛控使用的（有效量程內(nèi)），可以極大提升飛控的起飛降落質(zhì)量，畢竟純氣壓計(jì)定高在離地面過近時(shí)效果很差。而光流和GPS這兩種傳感器Ardupilot似乎還不能做到自動(dòng)切換使用，但是可以配置成使用遙控器開關(guān)通道切換選擇使用GPS或者光流。
這部分內(nèi)容仍待施工。
光流自動(dòng)校準(zhǔn)
Ardupilot從4.2.0版本以后加入了飛行中自動(dòng)校準(zhǔn)光流的功能，即在室外使用GPS飛行時(shí)，基于GPS的數(shù)據(jù)來自動(dòng)修正光流傳感器的誤差，并將誤差參數(shù)存儲(chǔ)到飛控參數(shù)表中。
這部分內(nèi)容仍待施工。
