ArduPilot代码解析之十 —Copter飞行模式和状态机

目的和范围

本文档描述了ArduCopter的飞行模式架构和状态机实现。它涵盖了飞行模式在控制回路中的定义、注册、切换和执行方式。这包括基Mode类、各个模式的实现、模式切换逻辑以及复杂模式（例如自动和引导模式）中的子模式状态机。

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飞行模式架构

ArduCopter 采用分层飞行模式系统，每种模式都继承自一个公共Mode基类，并实现各自特定的行为。该系统支持约 30 种不同的飞行模式，每种模式都根据飞行员输入、GPS、传感器和任务指令以不同的方式控制飞行器。

模式类层次结构

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模式枚举和注册

模式数

所有飞行模式均由枚举中定义的唯一编号标识Mode::Number：

众数用于：

• 参数存储（FLTMODE1通过FLTMODE6）
• MAVLink 通信（自定义模式字段）
• 模式切换命令
• 日志记录和遥测

模式注册和查找

每种模式都在类中实例化为一个单例对象Copter：

模式实例	类型	目的
mode_stabilize	ModeStabilize	手动稳定飞行
mode_acro	ModeAcro	杂技速率控制
mode_althold	ModeAltHold	高度保持
mode_auto	ModeAuto	自主任务
mode_guided	ModeGuided	GCS/脚本控制
mode_loiter	ModeLoiter	GPS定位保持
mode_rtl	ModeRTL	返回启动页面
...	...	...

该mode_from_mode_num()函数将模式编号映射到模式对象：

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模式切换状态机

模式切换逻辑已实现，Copter::set_mode()并且在允许模式更改之前包含多个验证检查。

模式转换流程

模式更改验证检查

模式切换期间（布防时）将执行以下检查：

查看	健康）状况	受影响的模式
节气门位置	油门必须低	手动油门模式
GPS定位	需要有效职位	requires_GPS() == true
海拔估算	所需有效海拔高度	非手动油门模式
转子运转	转子必须运转	仅限直升机
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