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硬件平台配置
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下面将依次介绍遥控器配置、Pixhawk 自驾仪系统配置、机架和动力系统配置。

遥控器配置
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下面介绍两款遥控器的配置，分别是乐迪 AT9S 遥控器和Futaba T14SG 遥控器。这两款遥控器的接收机都具备 S.BUS 输出功能，可以通过一根数据线将所有通道的 PWM 信号传输给自驾仪，使用较为简单。乐迪 AT9S 价格较为便宜，适合室内课程使用；而 Futaba T14SG 的性能和可靠性更强，价格也更昂贵，适合用于室外实验验证。本书实验需要选择“左手油门（美国手，Mode2)"的遥控器产品，即左侧摇杆为油门杆，没有自动回中功能。“右手油门（日本手，Mode1)"遥控器和“左手油门"遥控器在硬件构造上有区别，不能简单的通过遥控器软件设置来改变，因此需要在购买时注意。下文将详细描述两种遥控器针对本书的设置方法。其余遥控器的设置也可以参考这两款遥控器的设置方法。

乐迪 AT9S 遥控器配置方法
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乐迪 AT9S 遥控器包含一个发射器和配套的 R9DS 接收机，必要的附件包括：电池（LiPo 捚聚合物电池，3S，11.1V)和配套充电器；JR 线（也可用杜邦线代替)，用于连接接收机与 Pixhawk 自驾仪；USB 数据线，用于连接 Pixhawk 自驾仪和计算机。

（1）电池和充电器使用说明
下图左侧为电池和充电器的实物图，将电池的四口充电头插在充电器右下侧的插口上，即可开始充电。处于充电状态时，充电器的指示灯为红色；当电池电量充满时，指示灯变为绿色。遥控器电池安装方式为：打开遥控器后侧下方电池槽，将电池供电头（红色电线对应正极)插在遥控器的电池槽左侧二口排插上即可。

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    遥控器、电池和充电器连接图

（2）接收机初次设置

1）按下图进行连线，接收机尾部下侧横向排针通过 JR 线连接到Pixhawk尾部最左侧“RC"排针，将 Pixhawk 的 USB 数据线与计算机 USB Type A 接口连接，给接收机供电。

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    遥控器接收机配置示意图

2）遥控器与接收机重新配对（默认情况已经连接完毕，只有连接出现问题时才需要重新配对)。打开遥控器电源（将其他所有遥控器关闭)，并按上一步方法正确连接接收机、Pixhawk 和计算机，用笔尖（或其他针状物)长按接收机右侧面的对码开关超过 1 秒，此时接收机 LED 灯闪烁，表示正在寻找距离最近的遥控器，并开始对码。接收机 LED 灯闪烁 7∼8 次后变为常亮，说明对码完毕，遥控器与接收机建立连接。

3）S.BUS 信号模式选择（接收机默认情况下已经处于该模式，通常不需要设置)。S.BUS 模式使得 Pixhawk 可以通过一根 JR 线完成所有通道 PWM 信号的传输。如果在 Pixhawk 上电且连上接收机的情况下，接收机上的 LED 灯为蓝白色，说明此时已经处于 S.BUS 模式，不需要进行设置。若接收机 LED 灯为红色，则需要将接收机右侧面对码开关短按两次（1 秒内按两次)，接收机 LED 灯变为蓝白色，说明 S.BUS 模式切换完毕。

（3）遥控器设置

1）向上拨遥控器“开关”按钮，打开遥控器。

2）设置语言和声音。

（a）长按遥控器按钮面板的“模式”按钮，弹出如下图所示的 “BASIC MENU”（基础菜单)页面。滚动遥控器面板上的“方向滚轮”，将光标移动到 “PARAMETER”上，按下遥控器面板的“确 定”按钮，即可进入遥控器参数设置页面。

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    遥控器参数设置页面

（b）滚动遥控器面板的“方向滚轮”，选中“LANGUAGE”条目，单击遥控器“确定”按钮，然后再滚动“方向滚轮”，将语言改变为自己熟悉的语言（如简体中文)，然后再单击遥控器“确定”按钮，确认选定的语言。

（c）由于本实验主要在室内进行仿真，为了防止遥控器声音打扰他人，建议关闭遥控
器声音。将声音“Sound"选项从“ON"（打开）调整为“OFF"（关闭）即可。

3）控制模式设置。

（a）长按遥控器面板的“模式"按钮，进入“BASIC MENU"（基础菜单）设置界面，单击“MODEL TYPE"（机型选择），进入机型选择页面。

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    遥控器多旋翼控制模式切换

（b）在“TYPE"（机型）选项中，将“HELICOPTER"（直升机模型）更改为“MULTICO- PTER"（多旋翼模型），然后长按遥控器面板的“确定"按钮，将控制模式设置为多旋翼。

4）油门通道反向设置。

乐迪遥控器的多旋翼模式的油门通道与常规遥控器的定义是相反的，因此需要进行调整。长按遥控器面板的“模式"按钮，进入 “REVERSE"（舵机相位）设置页面，将油门从“NOR"（正向）修改为“REV"（反向）。

5）CH5∼CH6 模式切换通道设置。

（a）由于实验需求，需要将遥控器的第五通道（CH5）映射为左上角的三段开关，用于 Pixhawk 的模式切换。长按遥控器面板的“模式"按钮，单击 “REVERSE"（舵机相位）按钮旁边的“AUX-CH"（辅助通道）按钮。

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    遥控器油门通道反向设置

（b）在“AUX-CH"（辅助通道）设置页面，单击“CH5"（第五通道）按钮进入第五通道设置页面，将 CH5 映射为遥控器的三段开关“SwE"。

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    遥控器多旋翼控制模式切换

（c）同理，将 “CH6"（第六通道）对应通道由“VrA"修改为遥控器的三段开关“SwG"。

6）通道确认。

（a）重启遥控器，按下遥控器的“返回"按钮，可以出现“SERVO"（舵量显示）界面，此时拨动各个摇杆可以看到每个通道 PWM 值的变化情况。注意：通道数值到达上侧 100，对应实际输出的 PWM 值为 1100 微秒；通道数 值到达下侧 100，对应实际输出 PWM 值为 1900 微秒。例如，下图中第三通道位于上 侧 100 位置，对应 PWM 值为 1100 微秒；其他三个通道位于 0 位置，对应 PWM 值为 1500 微秒。

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    遥控器摇杆位置与方向显示页面

（b）弄清各个摇杆拨动方向与 PWM 值的对应关系，对正确处理遥控器指令至关重要。
依次按下文规则拨动遥控器的各个通道摇杆，确定各个通道与下文规则正确对应：

* CH1：对应遥控器右手横向摇杆，摇杆从左侧拨动到右侧，对应 PWM 值为 1100∼ 1900 微秒；
* CH2：对应遥控器右手竖向摇杆，摇杆从上侧拨动到下侧，对应 PWM 值为 1100∼ 1900 微秒；
* CH3:对应遥控器左手竖向摇杆，摇杆从上侧拨动到下侧，对应 PWM 值为 1900∼ 1100 微秒（注意，这里和第二通道是相反的）；
* CH4:对应遥控器左手横向摇杆，摇杆从左侧拨动到右侧，对应 PWM 值为 1100∼ 1900 微秒；
* CH5:对应左手最上侧的三段开关，摇杆置于顶部（最远离使用者的档位）、中部和底部（最靠近使用者的档位）档位对应 PWM 值为 1100、1500 和 1900 微秒；
* CH6:对应右手最上侧的三段开关，摇杆置于顶、中和底档位对应 PWM  值为1100、1500 和 1900 微秒。

Futaba T14SG 遥控器配置方法
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Futaba 接收机与 Pixhawk 自驾仪的连接方式与乐迪接收机有一些区别，具体连接方式如下图所示。下面介绍 Futaba T14SG 遥控器的配置方法。

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    Pixhawk 自驾仪与 Futaba 接收机连线图

需要用到Futaba T14SG的六个通道有：J1 摇杆(CH1滚转通道）、J2 摇杆(CH2 俯仰通道）、J3 摇杆(CH3 油门通道）、J4 摇杆(CH4 偏航通道）、SE 三段开关(左上侧三段开关，CH5  模式通道）和 SG 三段开关(右上侧三段开关，CH6 模式通道）。

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    Futaba T14SG 遥控器

Futaba T14SG 遥控器的基本设置如下：

（1）双击遥控器的“链接"(LINK）按钮，进入“LINKAGE MENU"链接设置界面。选择进入“MODEL TYPE"(机型选择）页面，选择 “TYPE"为“MULTIROTOR"；

（2）回到链接设置界面，选择“FUNCTION"(功能）选项，确认通道映射，即遥控器的第一到第四通道，依次对应 J1∼J4 摇杆；

（3）回到链接设置界面，选择“REVERSE"(舵机相位）选项，确认通道的反向情况，只有第三通道(油门）为反向的；

（4）回到链接设置界面，选择“FUNCTION"(功能）选项，翻到第二页配置页，将“5 MODE"通道的“CTRL"选项设置为“SE"摇杆(遥控器左上侧摇杆）；

（5）同上一步操作，将 “6 AUX1”通道设置为“SG”摇杆(遥控器右上侧摇杆）。

经过上述设置之后，和乐迪 AT9S 一样，还需要在通道数值显示界面，确定各个摇杆对应的 PWM 值输出与本书定义相符。

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    Futaba T14SG 遥控器

Pixhawk 自驾仪系统配置
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为了使 Pixhawk 自驾仪的配置满足本实验需求，需要进行一些基本的固件烧录与模式配置操作，确保自驾仪功能正常且配置正确。方法如下：

（1）打开 QGC 地面站软件。

（2）如下图(a), 单击工具栏齿轮图标进入设置页面，再单击“Firmware"标签进入固件烧录页面。

（3）用 USB 数据线连接 Pixhawk 自驾仪与计算机，此时软件会自动识别 Pixhawk 硬件，如下图(b) 所示，在界面右侧弹出固件配置窗口，勾选“PX4 Flight Stack"，然后单击“OK"按钮，QGC 开始自动下载并安装PX4官方固件到Pixhawk 自驾仪硬件中。

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    通过 QGC 地面站配置 Pixhawk 自驾仪

（4）完成固件烧录后，自驾仪会自动重启并连接到 QGC 上；此时，进入“Airframe"标签页，选择机架类型为“HIL Quadcopter X"，然后单击右上角的“Apply and Restart"按钮，此时自驾仪会自动重启。

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    选择机架类型为“HIL Quadcopter X"

（5）重启后 QGC 地面站会自动寻找串口并连接到Pixhawk 自驾仪，此时查看各个配置页，确保 Pixhawk 自驾仪进入硬件在环仿真模式。

机架和动力系统配置
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本实验提供的软件在环和硬件在环仿真模型是一个轴距(对侧电机轴心距离）为 450mm 的小型四旋翼，重量为 1.4kg。为了顺利进行后续的飞行实验，需要确保多旋翼飞行器的配置与提供模型尽量接近。本书实验选择目前最受欢迎的 F450 多旋翼飞行器配置，读者可以自行购买零件组装，或者直接购买整机。F450具体组成如下：

（1）机架：DJI 风火轮 F450 机架。

* 机架重量(机身 + 机臂+ 起落架）：282g;
* 保护架重量：4×32g;
* 轴距：450 mm ;
* 起飞重量：800∼1600g;
* 推荐螺旋桨：8∼10 英寸。

（2）动力系统：DJI E310 动力套装(电机、电调、螺旋桨套装）。

* 电机尺寸：23×12mm，KV 值：960RPM/V ，重量：60g;
* 螺旋桨尺寸：24×12.7cm(9.4x5.0 英寸），重量：13g;
* 电调尺寸：74×32×10mm，最大持续电流：20A，重量：43g。

（3）电池：格氏 LiPo 电池。

* 容量：4000mAh;
* 电压：3S(11.1V);
* 放电倍率：25C;
* 重量：300g。

（4）自驾仪：Pixhawk 自驾仪套装。

* Pixhawk 1 自驾仪(2M 闪存版），编译命令为px4fmu-v3_default:尺寸：81×47×16mm，重量：36g;
* GPS 模块：型号：UBlox NEO-M8N GPS，模块重量：14g，重量：24g;
* 其他配件：电源模块、蜂鸣器、安全开关、连接线和减震器共 60g。

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    F450 零件图与组装后的示意图

完成组装后，可以按照 `PX4 官方网站的教程 <https://docs.px4.io/master/en/index.html>`_ 进行初步的飞行测试，确保各项功能正常。