Px4 Mission Mode

PX4 任务模式技能

自动执行预设航线任务，支持复杂航点动作和条件逻辑

何时使用

当需要以下帮助时使用此技能：

• 规划区域巡检航线
• 执行测绘任务
• 自动物资投放
• 定时拍照/录像任务
• 编队飞行任务

模式特性

控制原理

mission_mode:
  execution: 自动按顺序执行任务项
  navigation: 全局路径规划 → 航点跟踪
  control: 位置模式内嵌任务控制器
  
  mission_items:
    - waypoint: 飞向目标点
    - takeoff: 起飞到指定高度
    - land: 降落
    - rtl: 返回起飞点
    - loiter: 盘旋
    - do_jump: 条件跳转
    - do_set_mode: 切换模式
    - camera_trigger: 拍照触发

任务结构

mission:
  start_item: 1
  current_item: 自动跟踪
  total_items: N
  
  navigation:
    acceptance_radius: 3.0  # m, 到达判定
    time_inside: 0.0       # s, 停留时间
    yaw_mode: next_waypoint # 偏航模式
    
  termination:
    when: last_item / rtl_land_hybrid
    land_at_home: true

ROS2 接口

MicroXRCE-DDS (推荐)

# 订阅话题
/fmu/out/mission_result: 任务执行结果
  - current_seq: 当前航点序号
  - item_changed: 航点变更标志
  - mission_type: normal/rtl/flight_training
/fmu/out/mission_state: 任务状态
/fmu/out/vehicle_local_position: 当前位置

# 发布话题
/fmu/in/mission_upload: 上传任务
/fmu/in/mission_clear: 清除任务
/fmu/in/mission_set_current: 设置当前航点
/fmu/in/vehicle_command: 发送命令

MAVROS (备选)

# 订阅话题
/mavros/mission/current: 当前航点
/mavros/mission/reached: 已到达航点
/mavros/mission/waypoints: 任务航点列表

# 服务
/mavros/mission/push: 上传任务
/mavros/mission/pull: 下载任务
/mavros/mission/set_current: 设置当前航点

开发技能

任务规划技能

name: mission_planning_skill
description: 任务航线规划技能
type: planning

interface:
  inputs:
    - area_boundary: PolygonStamped  # 任务区域
    - survey_params: SurveyParams    # 巡检参数
  outputs:
    - /fmu/in/mission_upload: 上传任务
      
params:
  # 基本参数
  survey_altitude: {type: float, default: 50.0}  # m
  survey_speed: {type: float, default: 5.0}      # m/s
  acceptance_radius: {type: float, default: 3.0} # m
  
  # 覆盖模式
  pattern: {type: enum, values: [lawn_mower, spiral, waypoint]}
  overlap: {type: float, default: 0.2}         # 20%
  
  # 航点动作
  gimbal_pitch: {type: float, default: -45.0}   # degrees
  photo_interval: {type: float, default: 2.0}   # s

generation:
  lawn_mower:
    direction: along_longest_edge
    turn_type: splined
  spiral:
    start: center
    outward: true

航点动作技能

name: waypoint_action_skill
description: 航点动作配置技能
type: mission_item

supported_actions:
  - name: NAV_WAYPOINT
    params: [lat, lon, alt, acceptance, time_inside, yaw, yaw_valid]
    
  - name: NAV_TAKEOFF
    params: [min_pitch, takeoff_alt]
    
  - name: NAV_LAND
    params: [lat, lon, alt, land_precision]
    
  - name: NAV_RTL
    params: [rtl_altitude, land_mode]
    
  - name: DO_JUMP
    params: [target_seq, repeat_count]
    
  - name: DO_SET_MODE
    params: [mode_id, custom_mode]
    
  - name: DO_CHANGE_SPEED
    params: [speed_type, speed_value]
    
  - name: DO_SET_CAMERA_TRIGGER
    params: [trigger_enable, trigger_interval]
    
  - name: DO_MOUNT_CONTROL
    params: [pitch, roll, yaw, altitude_mode]

条件跳转技能

name: conditional_jump_skill
description: 任务条件跳转技能
type: mission_control

conditions:
  - type: time
    operator: greater_than
    value: 300  # 5分钟后
    
  - type: battery_remaining
    operator: less_than
    value: 0.2  # 20%
    
  - type: hit_count
    target_seq: 5
    operator: equals
    value: 3  # 跳过航点5共3次后继续
    
  - type: distance_to_home
    operator: greater_than
    value: 1000  # m

配置参数

关键参数

任务失效保护

failsafe:
  mission_timeout: 0  # 0=disabled
  RTL_on_loss: disabled
  Land_on_loss: disabled
  
fence:
  mission_fence: enabled  # 允许任务地理围栏
  floor_alt: 0.0

测试与验证

任务创建流程

# 1. QGC 任务规划
QGC → Plan View → 添加航点 → 设置动作 → 保存

# 2. 上传到飞控
QGC → Upload 按钮

# 3. 验证任务
QGC → Review → 检查航点顺序和动作

# 4. 执行任务
确认GPS锁定 → 切换到任务模式 → 自动执行

飞行测试检查单

preflight:
  1. 确认 GPS 锁定 > 8 颗星
  2. 确认任务已上传
  3. 检查起始航点位置正确
  4. 确认安全区域无障碍
  5. 设置失控保护为 RTL
  
flight_tests:
  - waypoint_accuracy: 测试每个航点到达精度
  - action_timing: 验证拍照/动作触发时机
  - condition_trigger: 测试条件跳转
  - RTL_trigger: 测试低电量RTL

故障排除

相关技能

• px4-position-mode: 位置模式（任务内嵌控制）
• px4-rtl-mode: RTL返航模式
• px4-offboard-mode: Offboard 模式（主动控制）
• px4-mission-mode: 任务规划和执行