Px4 Hold Mode

PX4 悬停/盘旋模式技能

在当前位置上空自动悬停等待指令，可设置时间或手动退出

何时使用

当需要以下帮助时使用此技能：

• 等待起飞许可
• 悬停观察区域
• 任务暂停等待
• 航点间暂停
• 天气等待

模式特性

控制原理

hold_mode:
  position_lock: CURRENT_POSITION
  altitude_control: ALTITUDE_HOLD
  heading_control: YAW_HOLD / YAW_RATE
  
  loiter_type:
    - horizontal: 小圈盘旋 (NAV_LOITER_RAD)
    - stationary: 定点悬停
    
  time_control:
    - duration: 定时退出
    - manual_exit: 手动切出

与位置模式对比

ROS2 接口

MicroXRCE-DDS (推荐)

# 订阅话题
/fmu/out/vehicle_local_position: 本地位置
/fmu/out/vehicle_odometry: 里程计
/fmu/out/vehicle_attitude: 当前姿态
/fmu/out/loiter_status: 悬停状态
  - active: 是否悬停中
  - time_remaining: 剩余时间
  - heading_lock: 偏航锁定状态
  
# 发布话题
/fmu/in/vehicle_command: 发送命令
  - command: DO_SET_MODE
  - mode: LOITER

MAVROS (备选)

# 订阅话题
/mavros/local_position/pose: 位置
/mavros/loiter/status: 悬停状态

# 服务
/mavros/cmd/command: 发送命令
  - command: MAV_CMD_NAV_LOITER_TIME
  - param1: 盘旋圈数/时间

开发技能

悬停控制技能

name: loiter_control_skill
description: 盘旋/悬停控制技能
type: control

params:
  # 盘旋参数
  loiter_radius: {type: float, default: 50.0}  # m (正=右转)
  loiter_direction: {type: enum, values: [cw, ccw]}  # 盘旋方向
  
  # 悬停参数
  hover_position: [x, y, z]  # 保持位置
  hover_tolerance: {type: float, default: 0.5}  # m
  
  # 高度控制
  hold_altitude: {type: float}  # m
  altitude_tolerance: {type: float, default: 0.3}  # m

control_laws:
  position_maintenance:
    target: current_position
    correction: P(position_error)
    
  altitude_maintenance:
    target: hold_altitude
    throttle: auto_from_thrust_curve
    
  heading_control:
    mode: {type: enum, values: [hold, rate]}
    target_yaw: {type: float}  # rad
    yaw_rate: {type: float}  # rad/s

定时悬停技能

name: timed_loiter_skill
description: 定时悬停技能
type: timed_action

interface:
  inputs:
    - topic: /loiter_duration
    - topic: /cancel_loiter
  outputs:
    - topic: /loiter_status
      
params:
  duration: {type: float, default: 30.0}  # s
  exit_mode: {type: enum, values: [auto_return, manual]} 
  
  # 自动返回模式
  auto_return_action:
    - action: resume_mission  # 继续任务
    - action: rtl            # 返航
    - action: land            # 降落
    
timeouts:
  loiter_timeout: 0  # 0=无限
  warning_time: 10.0  # 剩余10秒警告

盘旋飞行技能

name: circling_skill
description: 环绕飞行技能
type: flight

params:
  center_point: {type: position, unit: m}
  radius: {type: float, default: 10.0}  # m
  altitude: {type: float, default: 30.0} # m
  direction: {type: enum, values: [cw, ccw]}
  angular_velocity: {type: float, default: 30.0}  # deg/s
  
  # 摄像头指向
  gimbal_mode: {type: enum, values: [center, forward, nadir]}
  gimbal_center: [lat, lon, alt]
  
loiter_patterns:
  circle:
    radius: fixed
    altitude: fixed
  spiral:
    radius_change: 1.0  # m/revolution
    altitude_change: 2.0  # m/revolution
  figure_eight:
    figure8_pattern: standard
    size_ratio: 2.0  # length/width

配置参数

关键参数

盘旋方向

loiter_direction:
  # 右转 (常用)
  right_hand: positive_radius
  
  # 左转
  left_hand: negative_radius
  
  # 根据任务自动选择
  auto: shortest_turn_to_next_waypoint

测试与验证

悬停测试

# 1. 基本悬停测试
起飞到 5m → 切换到 Loiter → 观察位置保持

# 2. 抗风测试
人工制造气流 → 观察位置修正

# 3. 长时间悬停
悬停 5 分钟 → 观察电池消耗和位置漂移

# 4. 切换测试
Loiter → Position → Loiter → 验证位置一致

性能指标

loiter_performance:
  position_accuracy: ±1.0m (GPS)
  position_accuracy: ±0.3m (RTK)
  altitude_accuracy: ±0.5m
  
  battery_consumption: ~5% per 5 min (varies by model)
  heading_stability: ±5°
  
  recovery_from_wind:
    max_drift: 2.0m
    recovery_time: < 3s

故障排除

相关技能

• px4-position-mode: 位置模式（悬停的基础）
• px4-mission-mode: 任务模式（航点间暂停）
• px4-rtl-mode: RTL 模式（悬停后可接 RTL）
• px4-landing: 着陆模式（悬停后可接着陆）