飞行模式：修订间差异
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以下是关于PX4飞控系统中TAKEOFF（起飞）模式的详细介绍，内容遵循MediaWiki的语法格式。 | |||
PX4 TAKEOFF模式 | |||
'''TAKEOFF模式'''是PX4飞控中用于多旋翼、固定翼及垂直起降（VTOL）飞行器的一种全自动飞行模式。在此模式下，飞行器将自动爬升至预定高度并进入悬停状态，等待后续指令。 | |||
= 模式概述 = | |||
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! 特性 | |||
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!描述 | '''模式名称''' | ||
TAKEOFF（起飞模式） | |||
'''主要功能''' | |||
飞行器自动垂直上升至指定高度并悬停 | |||
'''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''' | |||
GPS（必需）、磁力计（用于航向）、气压计/距离传感器（高度控制） | |||
'''默认目标高度''' | |||
2.5米（可通过参数修改） | |||
'''默认上升速度''' | |||
1.5 m/s（可通过参数修改） | |||
} | |||
= 工作流程 = | |||
'''模式启动'''：通过地面站（如QGroundControl）、预编任务或MAVLink指令（如MAV_CMD_NAV_TAKEOFF）触发TAKEOFF模式。 | |||
'''高度设定'''： | |||
## 飞控首先计算最小绝对起飞高度：<code>min_abs_altitude = home_alt + MIS_TAKEOFF_ALT</code>。 | |||
## 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。 | |||
## 特殊逻辑：若当前高度已高于计算出的目标高度，则目标高度会被设置为当前高度，防止飞行器下降。 | |||
'''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。 | |||
'''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。 | |||
= 关键参数 = | |||
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! 参数名称 | |||
! 描述 | |||
! 默认值 | |||
'''MIS_TAKEOFF_ALT''' | |||
相对于Home点的最低起飞高度（米） | |||
2.5 m | |||
'''MPC_TKO_SPEED''' | |||
垂直爬升速度（米/秒） | |||
1.5 m/s | |||
'''MPC_Z_VEL_MAX_UP''' | |||
最大允许垂直上升速度（米/秒） | |||
3.0 m/s | |||
'''MPC_Z_VEL_MAX_DN''' | |||
最大允许垂直下降速度（米/秒） | |||
1.0 m/s | |||
'''RTL_RETURN_ALT''' | |||
返航模式中的返回高度（若起飞后进入RTL） | |||
60.0 m | |||
} | |||
= 模式依赖与要求 = | |||
• '''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。 | |||
• '''Home点记录'''：解锁后，飞控需成功记录一个稳定的Home点位置，否则起飞可能被拒绝或行为异常。 | |||
• '''传感器健康状态'''：加速度计、陀螺仪、气压计需正常工作。光流或视觉传感器可用于辅助，但非必需。 | |||
= 如何使用 = | |||
通过地面站（QGC） | |||
在飞行视图页面的工具栏中，选择“起飞”按钮。 | |||
输入目标高度（或在参数列表中提前设置MIS_TAKEOFF_ALT）。 | |||
点击“起飞”，飞行器将解锁并开始自动爬升。 | |||
通过MAVLink指令 | |||
开发者可通过机载计算机（如搭载MAVROS的ROS节点）发送MAVLink指令： | |||
# 示例：通过MAVROS发送起飞指令，目标高度10米 | |||
rosservice call /mavros/cmd/takeoff "{min_pitch: 0.0, yaw: 0.0, latitude: 47.397742, longitude: 8.545594, altitude: 10.0}" | |||
= 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。 | |||
• '''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。 | |||
• '''VTOL与固定翼'''：对于VTOL和固定翼飞机，TAKEOFF模式通常涉及滑跑或过渡阶段，行为与多旋翼不同，需参考具体机型文档。 | |||
= 故障排除 = | |||
• '''无法解锁进入TAKEOFF模式'''：检查GPS锁定状态、Home点是否已设置、以及传感器校准状态。 | |||
• '''起飞后剧烈晃动'''：可能表明PID控制器参数需要调整，或机体振动过大影响了IMU。 | |||
• '''高度不准确'''：检查气压计是否校准，并注意避免气流干扰（如“地面效应”）。 | |||
另见 | |||
• [[PX4飞行模式]] - PX4其他飞行模式的概述。 | |||
• [[LAND模式]] - 自动降落模式。 | |||
• [[Return模式]] - 返航模式，通常与起飞和降落结合使用。 | |||
• [[Mission模式]] - 任务模式，可在航点任务中编排起飞指令。 | |||
2025年9月23日 (二) 23:00的版本
| 模式名称 (英文) |
中文名/别名 | 核心特点 | 操控方式 | 关键传感器依赖 | 新手友好度 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Stabilize (STABILIZE) |
手动模式/自稳模式 | 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 | 手动 | 陀螺仪、加速度计 (IMU)，可在无GPS、光流等外部定位的环境下工作（如室内） | 低（需一定经验，不断手动修正）
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。在模拟器中或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。 |
| 2 | Altitude Hold (ALT_HOLD) |
定高模式/大疆无人机姿态模式(Atti Mode, A模式) | 飞控通过气压计、激光等传感器自动保持当前高度。油门摇杆回中时保持高度，但水平位置仍会漂移，需手动控制水平移动。
该模式需要高度数据，解锁后需要将油门推至50%以上 无人机才会向上移动
|
手动 | 气压计、超声波/激光测距等 | 中（无需担心高度，但需控制水平位置） |
| 3 | Position (LOITER / P模式) |
定点模式 / 大疆无人机定位模式(P模式) | 所有摇杆回中时，无人机将在当前位置自动悬停[3](@ref)。能够自动抵抗风力和惯性，保持稳定的位置与高度[1,3](@ref)。 | 手动 / 自动（悬停） | GPS（需3D Lock且HDOP<2.0[3](@ref)）、光流、视觉系统等[1,3](@ref) | 高（易于操控，可自动悬停[1](@ref)） |
| 4 | Takeoff | 起飞/起飞模式 | 无人机起飞并自动爬升到指定高度（在QGC可设置这个高度参数）后切换到Hold（保持）模式 | 自动 | 依赖指令类型（通常需GPS[3](@ref)） | 低（通常为开发者或高级用户使用） |
| 5 | Land | 降落/着陆模式 | 无人机在当前位置自动降落并上锁 | 自动 | GPS[3](@ref) | 高（自动化操作，但需预先规划[2](@ref)） |
| 6 | 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[2](@ref)。 | 手动切换 / 自动 | GPS（或其它定位源）[2](@ref) | 高（操作简单） |
| 7 | Return (RTL) |
返航模式 | 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[2,3](@ref)。通常在信号丢失或低电量时自动触发。 | 自动 | GPS[2,3](@ref) | 高（重要的安全功能[1](@ref)） |
| 8 | Land | 降落模式 | 无人机在当前位置自动降落并上锁[3](@ref)。 | 自动 | 通常需要测距传感器[3](@ref) | 高 |
| 9 | Takeoff | 起飞模式 | 无人机自动爬升到预设高度后，通常会切换到Hold（保持）模式[2](@ref)。 | 自动 | 高度传感器 | 高 |
| 10 | Sport (S模式) |
运动模式 | 提供更高的飞行速度和操控灵敏度，避障功能通常会关闭[1,4](@ref)。适用于高速飞行或竞速。 | 手动 | GPS（可实现悬停）[4](@ref) | 低（仅推荐有经验飞手[1,4](@ref)） |
| 注：不同飞控（如ArduPilot, PX4）或厂商（如大疆）的模式名称和细节可能略有差异，请以具体设备说明书为准。 | ||||||
以下是关于PX4飞控系统中TAKEOFF（起飞）模式的详细介绍，内容遵循MediaWiki的语法格式。
PX4 TAKEOFF模式
TAKEOFF模式是PX4飞控中用于多旋翼、固定翼及垂直起降（VTOL）飞行器的一种全自动飞行模式。在此模式下，飞行器将自动爬升至预定高度并进入悬停状态，等待后续指令。
模式概述
{class="wikitable"
- ! 特性 ! 描述 模式名称 TAKEOFF（起飞模式） 主要功能 飞行器自动垂直上升至指定高度并悬停 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 GPS（必需）、磁力计（用于航向）、气压计/距离传感器（高度控制） 默认目标高度 2.5米（可通过参数修改） 默认上升速度 1.5 m/s（可通过参数修改）
}
工作流程
模式启动：通过地面站（如QGroundControl）、预编任务或MAVLink指令（如MAV_CMD_NAV_TAKEOFF）触发TAKEOFF模式。
高度设定：
## 飞控首先计算最小绝对起飞高度：min_abs_altitude = home_alt + MIS_TAKEOFF_ALT。
## 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。
## 特殊逻辑：若当前高度已高于计算出的目标高度，则目标高度会被设置为当前高度，防止飞行器下降。
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。
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。
关键参数
{class="wikitable"
- ! 参数名称 ! 描述 ! 默认值 MIS_TAKEOFF_ALT 相对于Home点的最低起飞高度（米） 2.5 m MPC_TKO_SPEED 垂直爬升速度（米/秒） 1.5 m/s MPC_Z_VEL_MAX_UP 最大允许垂直上升速度（米/秒） 3.0 m/s MPC_Z_VEL_MAX_DN 最大允许垂直下降速度（米/秒） 1.0 m/s RTL_RETURN_ALT 返航模式中的返回高度（若起飞后进入RTL） 60.0 m
}
模式依赖与要求
• 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。
• Home点记录：解锁后，飞控需成功记录一个稳定的Home点位置，否则起飞可能被拒绝或行为异常。
• 传感器健康状态：加速度计、陀螺仪、气压计需正常工作。光流或视觉传感器可用于辅助，但非必需。
如何使用
通过地面站（QGC）
在飞行视图页面的工具栏中，选择“起飞”按钮。
输入目标高度（或在参数列表中提前设置MIS_TAKEOFF_ALT）。
点击“起飞”，飞行器将解锁并开始自动爬升。
通过MAVLink指令
开发者可通过机载计算机（如搭载MAVROS的ROS节点）发送MAVLink指令：
- 示例：通过MAVROS发送起飞指令，目标高度10米
rosservice call /mavros/cmd/takeoff "{min_pitch: 0.0, yaw: 0.0, latitude: 47.397742, longitude: 8.545594, altitude: 10.0}"
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。
• 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。
• VTOL与固定翼：对于VTOL和固定翼飞机，TAKEOFF模式通常涉及滑跑或过渡阶段，行为与多旋翼不同，需参考具体机型文档。
故障排除
• 无法解锁进入TAKEOFF模式：检查GPS锁定状态、Home点是否已设置、以及传感器校准状态。
• 起飞后剧烈晃动：可能表明PID控制器参数需要调整，或机体振动过大影响了IMU。
• 高度不准确：检查气压计是否校准，并注意避免气流干扰（如“地面效应”）。
另见
• PX4飞行模式 - PX4其他飞行模式的概述。
• LAND模式 - 自动降落模式。
• Return模式 - 返航模式，通常与起飞和降落结合使用。
• Mission模式 - 任务模式，可在航点任务中编排起飞指令。
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：
- 终止当前任务：立即停止所有正在进行的任务或指令。
- 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。
- 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：
- 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。
- 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。