无人机自动航线实现：位置控制层解析

"这篇文档是关于无人机自动航线实现的分析，主要探讨了导航层、位置控制层和姿态控制层的设计与工作原理。作者是jingwenyi，撰写日期为2017.09.11。文档中提到了PX4飞控系统在自动航线中的应用，并对关键代码进行了说明。" 在无人机的自动航线实现中，位置控制层是至关重要的一个环节，它确保无人机能够准确地按照预设路径飞行。位置控制层主要负责在xy平面上以及垂直平面上的定位与调整。 在xy平面的位置控制中，代码主要集中在`AC_poscontrol.cpp`的`update_xy_controller`函数，这个函数采用不同的模式进行位置修正，如XY_MODE_POS_ONLY，表示仅基于位置信息进行修正，不涉及前馈速度。位置控制的策略包括位置修正、前馈速度修正和两者的结合。在自动执行航线时，通常使用位置修正，但初始化过程中前馈速度可能未被正确设置为0，这可能导致飞行初期的动态行为不理想。在实际运行时，前馈速度不为0的情况下，会先根据当前速度更新目标位置。 导航层是自动航线的起点，它负责计算从起点（origin）到终点（destination）的轨迹。在初始化阶段，`set_wp_origin_and_destination`函数用于设定起始和目标点，以及地面防护标志。通过对两点间距离的计算，可以获取轨迹长度，并确定单位向量，进一步计算控制器所需的控制距离。导航层还需要考虑地形变化和飞行安全，例如防止无人机过低飞行。 姿态控制层是无人机控制的另一个核心部分，它管理无人机的四元素姿态（roll、pitch、yaw和thrust），确保无人机在空间中的稳定。垂直方向的姿态控制关注无人机的上升和下降，而xy平面的姿态控制则涉及横滚和俯仰角度。最终，这些控制信号会被转换为电机的输出，驱动无人机运动。 无人机的自动航线实现是一个复杂的过程，涉及导航规划、精确的位置控制和灵活的姿态调整。这三个层次的协同工作使得无人机能够在预定的路径上精确、稳定地飞行。