无人机通信流程

最新推荐文章于 2025-08-01 17:03:24 发布

爱思考的王同学。

最新推荐文章于 2025-08-01 17:03:24 发布

阅读量979

点赞数 19

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：单片机嵌入式硬件

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_57068742/article/details/149331194

第一层：硬件物理通信

具体过程：激光雷达扫描环境后，将测量的距离、角度转换为三维坐标，打包成UDP数据包，通过网线发送给机载电脑的指定端口（通常是65000端口）。

机载电脑上运行livox_ros_driver，这个驱动做了以下转换：

机载电脑上的mavros节点负责ROS和PX4之间的通信：

双向转换：MAVLink消息 ↔ ROS消息
话题映射：
- PX4的IMU数据 → /mavros/imu/data (sensor_msgs/Imu)
- PX4的位置信息 → /mavros/local_position/pose (geometry_msgs/PoseStamped)
- 控制指令 → /mavros/setpoint_position/local → PX4

激光雷达UDP → livox_ros_driver → sensor_msgs/PointCloud2 → /livox/lidar话题
PX4传感器 → MAVLink → mavros → sensor_msgs/Imu → /mavros/imu/data话题

这是在机载电脑上运行的核心算法：

nav_msgs/Odometry包含：
- header: 时间戳和坐标系ID
- pose: 位置(x,y,z)和姿态(四元数)
- twist: 线速度和角速度
- 协方差矩阵：表示估计的不确定性

由于没有路径规划，控制流程很直接：

目标设定：
- 用户或程序设定目标点坐标(x_target, y_target, z_target)
- 发布到/mavros/setpoint_position/local话题
- 消息格式：geometry_msgs/PoseStamped
PX4位置控制器：
- 订阅目标位置和当前位置
- 计算位置偏差：error = target - current
- PID控制计算：velocity_cmd = Kperror + Kiintegral + Kd*derivative
- 输出速度指令到姿态控制器
姿态控制器：
- 将速度指令转换为期望的姿态角（倾斜角度）
- 姿态PID控制：计算需要的力矩
- 力矩分配：将总力矩分配到各个电机
电机输出：
- 生成PWM信号（1000-2000微秒脉宽）
- 通过硬件定时器输出到各个电机的ESC

整个系统是并发运行的：

时间线：
0ms: 激光雷达发送点云帧
5ms: IMU数据更新（200Hz中的一次）
10ms: IMU数据更新
15ms: IMU数据更新
20ms: FastLIO处理完成，发布新位姿
25ms: PX4位置控制器更新（50Hz中的一次）
...
100ms: 下一帧激光雷达数据到达

这就是整个系统的通信流程，每一步都有明确的协议、格式和时序要求，最终形成一个实时的闭环控制系统。