本款結合遙控器+數傳+地面站三合一多功能手持終端(簡稱HGS_3IN1)開源產品是武漢無名創新科技有限公司繼以往開源產品:開源飛控、開源QT地面站、開源機器視覺後的又一全新力作,旨在為廣大無人機學習者提供完備的一站式無人機學習方案,為萌新進階成為無人機「全棧工程師」鋪路。
HGS_3IN1採用基於NRF24L01+PA+LNA的大功率、高靈敏度的2.4G無線模組,增加了大功率RFX2401C功放晶片和LNA晶片、射頻開關與帶通濾波器使得模組可以實現遠距離傳輸,最大空中傳輸速率為2Mbps,多頻點可以滿足多點通訊和調頻通訊。
接收機+數傳端採用整合的無線射頻模組ML01SP4,該模組採用原裝進口晶片nRF24L01+PA,高精度電阻、電容、電感貼片製作,帶金屬遮蔽罩,保障在無人機空中端遭遇極端複雜電氣條件下的穩定資料傳輸。
遙控器採用主控晶片主流增強型ARM Cortex-M3 MCU的32位元微處理器STM32F103RBT6,主頻72MHz,晶片具有128 KB Flash與20KB SRAM,兩個12位元ADC,三個通用16位元定時器以及一個PWM定時器,配備標準和高階通訊介面:兩個I2C和SPI,多達5路串列埠,一個USB和一個CAN等。同時遙控器配備有2K外部EEPROM用於儲存設定資料,實現使用者操作記憶功能。
遙控器自帶5V/1A電源管理晶片,可以直接插入MICRO USB口對遙控器電池進行充電,配備880mAh大容量鋰電池,滿電狀態下可以實現長達600分鐘的持久工作。
配備128*84解析度的OLED顯示屏,配合遙控器開源GUI系統,可以實現人機友好的互動。
配備0955袖珍版蜂鳴器用於配合按鍵實現單擊、長按、儲存已經特殊狀下的報警功能。
配備橫滾、俯仰、油門、偏航方向杆電位器,另外上方分佈有SWA、SWD、SWC、SWD四路兩檔鈕子開關,以及左右2個輸出模擬量的撥盤電位器電位器VRA、VRB。
針對初學者用航模模擬器飛行,遙控器配備有AUDIO 3.5mm音訊耳機口,用於連線電腦音訊或者加密狗實現PC端的模擬飛行操作。
遙控器USB虛擬串列埠、URT1串列埠可以用於透明傳輸數傳端的資料給地面站,配合無名創新開源地面站可以實現狀態顯示、資料波形、引數偵錯、飛控校準、基本串列埠收發等功能。
串列埠3用於連線GPS模組,遙控器可以將自身解析到的GPS資料傳送至飛控端,實現無人機的打點飛行與動態追蹤地面端物體等功能,串列埠4為備用串列埠,LINK介面用於SWD下載偵錯介面。
板載8個獨立按鍵用於實現顯示屏翻頁、引數更改、引數保持、恢復預設等,下面列出每個按鍵的功能。
按鍵 | 短按 | 長按 |
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K1 | 無 | 無 |
K2 | 引數單次自加 | 引數連續自加 |
K3 | 無 | 傳送GPS資料 |
K4 | 引數單次一次 | 引數連續自減 |
K5 | 向上翻頁 | 恢復預設引數 |
K6 | 切上一行 | 無 |
K7 | 向下翻頁 | 儲存當前引數 |
K8 | 切上下行 | 無 |
接收機進入對碼狀態需要在接收機上電的同時按下接收機對碼按鍵,接收機指示燈會進入快閃狀態。
遙控器進入對碼狀態操作如下,在遙控器關機狀態下保持按鍵K7持續按下,然後開啟遙控器開關,遙控器會進入對碼狀態,RGB狀態指示燈紅燈進入閃爍狀態。對碼成功後蜂鳴器會長「嗶」一聲隨即進入正常工作介面。
遙控器進入對碼狀態後會根據晶片ID生成的唯一的遙控器頻道+通訊地址傳送到當前正處於對碼狀態的接收機,遙控器連續成功解析到傳送成功標誌位後,會自動對碼成功。接收機接收到該遙控器頻道與通訊地址後,會將資料儲存在內部FLASH裡。後續接收機正常上電時會讀取頻道、地址資料並設定NRF,從而實現與遙控器的配對。
遙控器主頁主要顯示和通訊連線品質、GPS定位星數,解鎖狀態、電池電量、飛行高度/半徑、爬升/巡航速度、姿態角、溫控系統溫度等關鍵資料,介面如下。
遙控器預設通訊頻道與地址是根據晶片唯一ID生成的,當同一環境下存在多個裝置處於同一或者相近裝置時,資料可能會存在干擾,因此當發現遙控器與接收機在近距離無遮擋狀態下,通訊訊號模擬RSSI不為100%時,可以手動調整通訊頻道或者通訊地址。設定介面如下:
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遙控器失控保護用於在遙控器與接收機通訊完全丟失或者通訊RSSI小於15%時,強制使遙控器某一通道輸出預先設定的失控值,飛控程式可以判斷此通道資料,做出自動返航、原地降落等操作。通常做法是將此通道序號和通道值與飛控一鍵返航通道對應,也可以單獨判斷。
低壓報警用於設定遙控器安全電量與飛行器安全電量,實時判斷當前電壓值,當電壓低於設定安全值時,遙控器蜂鳴器會鳴響,用於提示操作者及時執行返航、降落操作。
功能模式通道影射設定用於對遙控器輸出的5、6、7、8、9、10通道順序進行設定,其中每一個通道可選擇的有開關擋位SWA、SWB、SWC、SWD以及模擬通道VRA、VRB,使用者可以根據實際飛行器模式自行對映。
針對遙控器前四個通道可以對行程與偏移進行設定,其中偏移可設定範圍為[-100,100],行程最小值設定範圍為[900,1500],行程最小值設定範圍為[1500,2100],需要調整的範圍比較大時,可以長按加減按鍵,時間越長加減速度越大。
需要注意的是上述所有設定操作,需要長久儲存即斷電重新啟動後仍然儲存上次設定時,在設定完畢後需要長按K7進行儲存,否則僅當次有效。需要恢復預設引數時,長按K5按鍵即可恢復出廠預設引數。
使用者資料通道顯示、IMU資料顯示、GPS定位雷達顯示、板載GPS資料顯示等介面如下:
當僅作為接收機使用時,只需要將配送的連線線焊接到模組背面焊盤上,黑色線接GND(標號GD),紅色線接5V,白色線根據實際飛控支援的訊號型別選擇PPM(標號PM)或者SBUS(標號SB)焊點,最終完成圖如下:
同時接收模組同時支援串列埠透明傳輸功能,由於NRF24L01單次數傳最巨量資料量為32位元組,所以在作為透傳功能時,單幀資料不要超過32個,否者資料通訊會阻塞,影響最終通訊品質。當接收機端透傳串列埠接無名創新系列飛控產品時,無名創新TI全系列開源飛控產品如下:
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遙控器端可以通過USB虛擬串列埠、串列埠1輸出對應透傳資料,接無名創新地面站時即可實現無線串列埠資料傳輸功能。
本文附錄:
遙控器開源資料github連結:
https://github.com/wustyuyi/HGS_HP
https://download.csdn.net/download/u011992534/12868948
遙控器功能演示教學:
https://www.bilibili.com/video/BV1Gz4y1Q7gn
無名創新開源地面站教學:
https://blog.csdn.net/u011992534/article/details/105341638/
無名創新追夢者H7高階開源飛控學習平臺DreamerPilot(主控STM32H743VIT6)
https://www.bilibili.com/video/BV19T4y1L7j9
https://www.bilibili.com/video/BV1Pi4y1u7Rd
追夢者H7高階開源飛控 雙IMU冗餘
加速度計/陀螺儀:BMI088、ICM20689
磁力計:IST8310、AK8975 氣壓計:SPL06、FBM320
主要核心演演算法 姿態解算+組合導航:擴充套件卡爾曼濾波(EKF)
控制演演算法:ADRC+PID
感測器濾波:8KHz取樣+高階數位濾波(低通、帶阻)
感測器故障診斷:動態實時監測均方根誤差、方差等,選擇最優融合方案
支援多款地面站:無名地面站+MP/QGC 支援室內外光流/GPS定點、雷達地形跟蹤、定速巡航、航點航線飛行、SDK指令控制模式