飞行模式

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Root​（留言 | 贡献）2025年9月23日 (二) 23:33的版本
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PX4多旋翼飞行模式汇总
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）大疆无人机定位模式(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） 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） 松杆仅保持飞机水平姿态 陀螺仪/加速度计 纯手动控制
Acro（特技模式） 用于特技动作，松杆停止旋转 陀螺仪/加速度计 纯手动控制
自动模式 Hold（保持模式） 在当前点位悬停并保持位置 GPS+高度传感器 全自动
Return（返航模式） 自动返航并降落 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） 垂直起飞后悬停 高度传感器 全自动
Land（降落模式） 立即降落 高度传感器 全自动
Orbit（环绕模式） 绕圈飞行且朝向中心 GPS（必需） 全自动
Offboard（离线模式） 响应外部控制指令 依赖指令类型 外部控制

多旋翼飞行模式一览表

模式类别 模式名称 核心特点 传感器依赖
手动模式 (Manual) Position（位置模式）类似大疆无人机定位模式(P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）
Position Slow（慢速位置模式） 速度与偏航速率受限的Position模式，适用于近障飞行或法规要求场景 GPS（必需）
Altitude（高度模式） 无GPS时最安全的手持模式。松杆后保持高度但不保持水平位置（会随风漂移），解锁后需要将油门推至50%以上 无人机才会向上移动 高度传感器
Stabilized（自稳模式） 松杆仅保持飞机水平姿态，不保持高度和位置。地面站选择"手动模式"时启用

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
Altitude Cruise（高度巡航模式） 类似Altitude模式，但松杆时保持倾斜角继续飞行。可禁用失控保护继续循迹 高度传感器
特技模式 (Acrobatic) 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
自动模式 (Autonomous) Hold（保持模式） 在当前点位悬停并保持位置（抗风） GPS+高度传感器
Return（返航模式） 爬升至安全高度→飞往安全点（Home点或集结点）→降落 GPS（必需）
Mission（任务模式） 执行预定义任务计划 GPS（必需）
Takeoff（起飞模式） 垂直起飞后切换至Hold模式 高度传感器
Land（降落模式） 立即降落 高度传感器
Orbit（环绕模式） 绕圈飞行且始终朝向中心。可通过RC调整半径、方向、速度等 GPS（必需）
Follow Me（跟随模式） 跟随提供位置信标的目标。可通过RC设置跟随位置 GPS+信标
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


主要无人机飞行模式对比
模式名称
(英文) 		中文名/别名 核心特点 关键传感器依赖
1 Stabilize
(Manual) 		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

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。

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）
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

*注：进入定高模式要求飞控能够收到高度数据

气压计、超声波/激光测距等
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)。 GPS（需3D Lock且HDOP<2.0[3](@ref)）、光流、视觉系统等[1,3](@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 依赖指令类型（通常需GPS[3](@ref)）
5 Land 降落/着陆模式 无人机在当前位置自动降落并上锁 GPS[3](@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)。 GPS（或其它定位源）[2](@ref)
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。

*注：可以在信号丢失或低电量时自动触发。

GPS[2,3](@ref)
8 Mission Mode 任务模式 无人机根据上传的任务（可通过地面站等预设上传任务）进行一系列的自动任务，包括解锁、起飞、飞往某个点、返航、降落等 通常需要测距传感器[3](@ref)
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)。 高度传感器
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。 GPS（可实现悬停）[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。


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)
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