PC端基于SpringBoot架构控制无人机(三):系统架构设计

1. 引言

从大疆到自研飞控的转型,在无人机业务开发过程中,大部分工作都是基于大疆无人机的上云SDK来完成的。通过该SDK,可以轻松实现航线飞行、指点飞行、实时操控、一键起飞、云台拍照等多种功能

然而,随着业务的逐步发展,公司逐渐将重点从大疆无人机转向了自研无人机系统。为了更好地满足客户需求,尤其是在PC端通过Web浏览器进行实时操作的需求,我们的软件团队面临着巨大的挑战。

在此背景下,我们需要开发一个与大疆上云SDK类似的SDK,能够实现无人机通过该SDK来执行基本功能。为此,我们必须深入了解无人机的构成、通信原理及相关技术,最终实现了基于MAVLink协议的无人机控制系统。

2. 飞控系统:无人机的"大脑"

无人机能够被控制的核心部分就是飞控系统。飞控系统类似于计算机的CPU,或者说是无人机的"大脑",它决定了无人机在飞行过程中该执行什么操作。飞控系统的主要功能是确保无人机在飞行过程中的稳定性和可控性。

飞控的基本作用

  • 确保飞行稳定:飞控系统会根据传感器数据(如陀螺仪、加速度计等)实时调整无人机的飞行姿态。

  • 实现飞行目标:飞控系统根据飞行计划或实时指令,执行指定的飞行动作和路径。

3. 遥控器与飞控的通信

在传统的无人机操作中,遥控器通过无线信号与飞控进行通信,从而实现对无人机的控制。那么,遥控器是如何与飞控进行连接的呢?

飞控外部接口

根据我们与飞控工程师的沟通,并参考了大量文献资料,我们发现许多成熟的飞控系统,如PX4、ArduPilot、AcFly等,都提供了多种外部接口。主要的接口包括:

  • SBUS接口:遥控器和接收器之间的通信协议。

  • MAVLink接口:用于云台控制和其他飞行数据的传输。

  • 串口接口:常用于数据传输和远程通信。

SBUS协议

SBUS是一种高效的串行通信协议,它主要用于遥控器和接收器之间的无线通信。与传统的PWM信号相比,SBUS能够在较短的时间内传输更多的控制通道数据,具有更高的带宽和响应速度。

SBUS的主要优点在于:

  • 无线传输:SBUS协议通过无线电波进行通信,不依赖传统的有线连接(如串口线)。

  • 远程操作:遥控器和接收器之间可以进行长距离的数据交换,适合大范围操作。

4. PC端控制与MAVLink协议

随着客户需求的变化,我们需要在PC端通过Web浏览器进行实时操控无人机。这就要求我们通过不同的通信方式将PC与无人机进行连接。经过研究,我们决定采用串口通信方式来完成这一任务。

基于串口通信的无人机控制

我们采用串口通信来与飞控进行数据交换。具体步骤如下:

  1. 离线版本:通过数传设备(如天线)将数据传输到PC端。我们为无人机添加了数传模块,并在PC端连接了相应的天线。

  2. 数据读取与发送:PC端通过串口读取无人机的数据(例如心跳信号),并可以主动发送指令到无人机。

这种方式使我们能够在PC端实时获取无人机的状态数据,并通过MAVLink2协议发送控制指令,实现对无人机的远程操控。

相关推荐
半新半旧16 分钟前
Python的垃圾回收机制
java
Jacob02341 小时前
为什么现在越来越多项目选择混合开发?从 WebAssembly 在无服务器中的表现说起
架构·rust·webassembly
乌恩大侠1 小时前
USRP X440 和USRP X410 直接RF采样架构的优势
5g·fpga开发·架构·usrp·usrp x440·usrp x410
一枚小小程序员哈2 小时前
基于springboot的零食商城的设计与实现/零食销售系统的设计与实现
java·spring boot·spring·tomcat·maven
qqxhb2 小时前
零基础数据结构与算法——第六章:算法设计范式与高级主题-设计技巧(上)
java·数据结构·算法·分解·空间换时间·时空平衡
野生技术架构师3 小时前
系统改造:一次系统领域拆分的实战复盘
java·大数据·开发语言
一碗绿豆汤3 小时前
JAVA+AI教程-第四天
java·开发语言·人工智能
YuTaoShao3 小时前
【LeetCode 热题 100】34. 在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置——二分查找
java·数据结构·算法·leetcode
典孝赢麻崩乐急3 小时前
Java学习-----如何创建线程
java·学习
shepherd1113 小时前
从List与Tree相互转换工具类实现中谈谈菜鸟到老鸟的一些思考
java·后端·代码规范