飞行模式

PX4多旋翼常用飞行模式汇总

模式类别	模式名称	核心功能	传感器依赖	操控方式
手动模式	Position（位置模式）大疆定位模式(P模式)	新手推荐模式，最安全的手动模式。横滚/俯仰杆控制地面加速度，偏航杆控制水平旋转，油门控制升降速度。松杆后自动刹车并保持3D位置（抗风）	GPS（必需）	摇杆控制加速度
	Altitude（高度模式）大疆姿态模式(A模式)	松杆后保持高度但不保持水平位置	高度传感器	摇杆控制姿态
	Stabilized（自稳模式）手动模式	松杆仅保持飞机水平姿态，不保持高度和位置。飞控只管“扶稳”飞机本身（保持水平），而把高度和位置的生杀大权完全交给了你。它是通往高阶飞行的必经之路虽然难度较高，但它是理解无人机底层操控逻辑、练习纯手动操作的最佳模式。 在绝对开阔无人的安全环境下练习，能极大提升你的操控技巧和应对异常情况的能力。	陀螺仪/加速度计	纯手动控制
	Acro（特技模式）穿越机玩法？	用于滚转、环状等特技动作。松杆停止旋转但不稳定化飞机	陀螺仪/加速度计	纯手动控制
自动模式	Hold（保持模式）	无人机在当前位置进入悬停状态，保持其位置和高度。相当于“暂停”功能	GPS+高度传感器	全自动
	Return（返航模式）RTL	无人机自动上升至预设安全高度，然后返回Home点（解锁点），并自动降落。可以在信号丢失或低电量时自动触发。	GPS（必需）	全自动
	Mission（任务模式）	执行预定义任务计划	GPS（必需）	全自动
	Takeoff（起飞模式）	垂直起飞后爬升到预设高度(默认2.5米)切换至Hold模式	高度传感器	全自动
	Land（降落模式）	立即降落，无人机在当前位置自动降落并上锁	高度传感器	全自动
	Orbit（环绕模式）	默认以当前位置为圆心，默认初始半径为 8.0 米，环绕飞行	GPS（必需）	全自动
	Offboard（离线模式）	通过MAVLink/ROS2响应外部位置/速度/姿态指令	依赖指令类型	外部控制
	Follow-Me Mode（跟随模式）	它将从目标正后方跟随，距离目标 8 米，距离主（布防）位置 8 米。地面端安装地面站软件（如QGroundControl），作为GPS信标。

PX4 TAKEOFF（起飞）模式

TAKEOFF模式是PX4飞控中一种重要的全自动飞行模式，用于控制多旋翼、固定翼及垂直起降（VTOL）飞行器自动爬升至预定高度并进入悬停状态，等待后续指令[3,10](@ref)。

模式概述

特性	描述
模式名称	TAKEOFF（起飞模式）
核心功能	飞行器自动垂直上升至指定高度并悬停
控制类型	全自动（遥控器通常无效）
关键传感器依赖	GPS（必需，用于定位和Home点）、高度传感器（如气压计）
默认目标高度	2.5米（Home点高度 + MIS_TAKEOFF_ALT参数）[3,10](@ref)
默认上升速度	1.5 m/s（MPC_TKO_SPEED参数）[3](@ref)

工作流程

当飞行器接收到起飞指令（通常来自地面站任务或MAVLink指令）后[10](@ref)，只要当前高度低于目标高度，便会进入自动起飞序列：

1. 高度设定：飞控计算最小绝对起飞高度 min_abs_altitude = home_alt + MIS_TAKEOFF_ALT（默认2.5米）。若指令中指定了目标高度，则取该高度与最小高度的较大值；若未指定或无效，则使用最小高度。若当前位置高度已大于计算的起飞高度，则起飞高度会被设置为当前高度，防止在空中切换时飞机下降[10](@ref)。
2. 位置与航向：水平位置通常保持为当前经纬度（除非指令明确指定了其他起飞机场坐标）。航向默认设置为Home点的航向（偏航角），若指令中提供了有效偏航值则采用指令值[7,10](@ref)。
3. 爬升与悬停：飞行器以参数`MPC_TKO_SPEED`设定的速度垂直爬升。达到目标高度后，飞行器自动进入悬停状态（类似于HOLD模式），等待下一个任务指令[3,10](@ref)。

关键参数

参数名称	描述	默认值（可能因版本/配置而异）
MIS_TAKEOFF_ALT	相对于Home点的最低起飞高度	2.5 m[3,10](@ref)
MPC_TKO_SPEED	垂直爬升速度	1.5 m/s[3](@ref)
MPC_Z_VEL_MAX_UP	系统允许的最大垂直上升速度	3.0 m/s[3](@ref)
MPC_Z_VEL_MAX_DN	系统允许的最大垂直下降速度	1.0 m/s[3](@ref)

传感器依赖与要求

• GPS定位：TAKEOFF模式**强烈依赖**可靠的GPS信号以确定Home点和保持水平位置[3,10](@ref)。
• Home点记录：解锁后，飞控需成功记录一个稳定的Home点位置[10](@ref)。
• 高度传感器：如气压计，用于高度控制[3](@ref)。

注意事项

• 安全第一：确保起飞区域开阔，上方无遮挡物。
• 参数检查：飞行前请确认关键参数（特别是高度和速度相关参数）已按实际机型和应用场景合理配置。
• 空中切换：若飞行中通过遥控器或指令切换至TAKEOFF模式，飞控会将当前高度作为新的起飞高度，避免意外下降[10](@ref)。
• 故障应对：若起飞过程中GPS信号丢失，飞控可能无法保持精确位置，需做好手动接管的准备。

PX4 LAND模式

LAND模式是PX4飞控系统中一种重要的自动飞行模式，用于控制无人机在当前位置或指定位置自动降落。该模式适用于多旋翼（Multicopter）、固定翼（Fixed-Wing）和垂直起降（VTOL）飞行器，但具体行为因机型而异[3](@ref)。

模式概述

特性	描述
模式名称	LAND（降落模式）
主要功能	控制无人机自动降落到地面。
适用机型	多旋翼、固定翼、VTOL
控制类型	全自动（遥控器通常无效）
传感器依赖	高度传感器（如气压计、距离传感器）；特定情况下需要GPS或距离传感器进行精准着陆[1,6](@ref)。
默认下降速度	由参数 MPC_LAND_SPEED 定义（通常默认值为0.5 m/s或根据机型调整）[2,4](@ref)。

工作流程与行为

多旋翼无人机

当多旋翼无人机进入LAND模式后：

1. 终止当前任务：立即停止所有正在进行的任务或指令。
2. 垂直下降：飞行器将以参数设定的速度（例如 MPC_LAND_SPEED）开始垂直下降。
3. 降落与上锁：一旦飞控通过逻辑（如超声波或激光测距仪检测到近距离持续一段时间无变化）或加速度计判断已触地，将自动关闭电机并上锁（Disarm）[2,4](@ref)。

固定翼无人机

固定翼飞机的LAND模式行为更为复杂，通常涉及：

1. 进场与拉平：飞机会执行一个进近航线，在接近地面时拉平机身。
2. 触地与关车：成功触地后，飞机将关闭发动机[3](@ref)。

高度参考与关键参数

LAND模式的行为高度依赖于飞控所使用的高度参考系：

• 在简单LAND模式中：飞控可能不知道真实的地面高度，会假定地面高度为0m（海平面）。这意味着如果实际地形海拔很高，无人机可能会在远高于实际地面的高度上就认为已经“着陆”，并在未触地时提前关闭电机，存在风险[1](@ref)。
• 在返航（RTL）或任务（Mission）中触发的降落，或配备了距离传感器（如激光雷达或超声波）时：飞控能够更准确地估计离地高度（AGL），从而实现更安全、更精准的降落，甚至可以实现带有“拉平”（Flare）动作的平滑着陆[1,6](@ref)。

参数名称	描述	默认值（可能因版本而异）
MPC_LAND_SPEED	控制降落阶段的垂直下降速度。	例如 0.5 m/s
MPC_LAND_ALT1	第一阶段下降的高度（相对于Home点或地面）。	例如 10米
MPC_LAND_ALT2	第二阶段（最终进近）开始的高度。	例如 5米
RTL_DESCEND_ALT	返航模式中开始降落的高度（相对于Home点）。	例如 30米
RTL_LAND_DELAY	到达Home点后延迟降落的时间（-1表示悬停不降）。	例如 0.5秒

传感器依赖与精准降落

• 基本要求：可靠的高度数据（如气压计、距离传感器）是安全降落的基础[4](@ref)。
• 精准降落（Precision Landing）：通过使用红外信标（如IR-LOCK）、视觉识别或GPS差分等技术，LAND模式可以实现厘米级的精准着陆。这通常需要额外的硬件和支持[6](@ref)。

模式切换与安全特性

• 自动触发：当电池电量严重不足（严重低电量故障）或遥控器信号丢失时，飞控可能会自动进入LAND模式或RTL模式（返航至Home点后再降落）[2,3](@ref)。
• 遥控器接管：在某些配置下（取决于参数 COM_RC_OVERRIDE 的设置），在自动降落过程中大幅移动遥控器摇杆可能会让飞手接管控制，并切换到其他模式（如POSCTL）。但请注意：在处理严重的低电量故障时，此接管功能可能被禁用，飞控将优先执行自动安全程序[2](@ref)。

开发者与高级应用

通过MAVLink协议（例如通过MAVROS）可以发送指令触发LAND模式。

Hold (保持) 模式与Loiter (悬停) 模式对比

特性	Hold (保持) 模式	Loiter (悬停) 模式
核心功能	在当前位置和高度进行无限期悬停，作为“安全暂停”或“紧急制动”。	在指定位置和高度进行有限时间或无限期的精确悬停，通常作为任务的一部分。
控制逻辑	飞行器停止当前任务，并尽可能稳定地保持其**当前位置 (X, Y) 和高度 (Z)**[3](@ref)。	飞行器使用GPS和高度传感器，通过位置控制器和姿态控制器进行**精确的位置和高度锁定**[1,7](@ref)。
传感器依赖	GPS（用于水平位置保持）、气压计或测距传感器（用于高度保持）[3](@ref)。	GPS（必需，用于水平位置）、气压计或测距传感器（用于高度控制）[1,7](@ref)。
模式触发	通常由飞手通过遥控器开关、地面站按钮**手动触发**，或在任务中作为航点指令**自动触发**[3](@ref)。	主要在**任务模式 (Mission)** 中作为预编程的航点指令**自动触发**（例如悬停特定时间），或在某些情况下手动切换[2,3](@ref)。
在任务流中的作用	作为**中断或暂停**机制。触发后，任务序列停止执行，等待飞手干预（如继续任务或切换模式）[3](@ref)。	作为任务序列中的一个**主动步骤**（例如，悬停10秒以执行拍照、侦察等动作），完成后自动继续下一个任务点[2](@ref)。
飞手干预	高。进入Hold模式通常意味着需要飞手**主动决策**下一步操作（如继续、返航或降落）。	低。在自动任务中，Loiter是自动化的一环，飞手主要起**监控作用**，除非发生异常。
典型应用场景	* 任务执行过程中临时暂停 * 遇到突发情况（如信号短暂丢失、发现障碍物）需要稳定飞机 * 等待下一步指令[3](@ref)	* 航点任务中指定点的悬停作业（如拍照、监测） * 自动返航(RTL)过程中在Home点上空等待降落的指令[2,3](@ref)

三档飞行速度