Px4 Position Mode

PX4 位置保持模式技能

自动保持当前位置和高度，遥控器控制移动速度和方向

何时使用

当需要以下帮助时使用此技能：

• GPS 信号良好的户外飞行
• 需要自动悬停保持位置
• 航点飞行前的位置确认
• 手飞但需要省力的巡航飞行

模式特性

控制原理

position_mode:
  roll: RC_roll_input → 目标横移速度 → 速度控制器 → 电机输出
  pitch: RC_pitch_input → 目标前后速度 → 速度控制器 → 电机输出
  yaw: RC_yaw_input → 偏航角速率 → 姿态控制器 → 电机输出
  throttle: RC_throttle_input → 目标爬升率 → 高度控制器 → 电机输出
  
  stabilization: ATTITUDE (姿态角稳定)
  altitude_hold: ALTITUDE (自动保持高度)
  position_hold: XY_POSITION (水平位置自动保持)

与高度模式对比

ROS2 接口

MicroXRCE-DDS (推荐)

# 订阅话题
/fmu/out/vehicle_local_position: 本地位置 (NED)
  - x, y, z: 位置 (m)
  - vx, vy, vz: 速度 (m/s)
/fmu/out/vehicle_local_position_setpoint: 位置设定点
/fmu/out/vehicle_attitude: 当前姿态
/fmu/out/vehicle_odometry: 里程计数据

# 发布话题
/fmu/in/vehicle_command: 发送命令

MAVROS (备选)

# 订阅话题
/mavros/local_position/pose: 本地位置
/mavros/local_position/velocity: 速度
/mavros/setpoint_velocity/cmd_vel: 速度设定点

# 发布话题
/mavros/cmd/command: 发送命令

开发技能

位置控制技能

name: position_control_skill
description: 位置环控制开发
type: control

interface:
  inputs:
    - topic: /fmu/out/vehicle_local_position
    - topic: /fmu/out/vehicle_odometry
    - topic: /fmu/out/rc_channels
  outputs:
    - topic: /fmu/in/vehicle_command
      
params:
  # 水平位置控制参数
  xy_control_p: {type: float, default: 1.0}
  xy_control_i: {type: float, default: 0.0}
  xy_control_d: {type: float, default: 0.1}
  
  # 速度控制参数
  vel_xy_p: {type: float, default: 0.2}
  vel_xy_i: {type: float, default: 0.02}
  vel_xy_d: {type: float, default: 0.05}
  
  # 速度限制
  vel_max: {type: float, default: 5.0}   # m/s
  accel_max: {type: float, default: 5.0} # m/s²

control_laws:
  horizontal_control:
    position_error = target_pos - current_pos
    target_vel = P(position_error)
    target_att = velocity_controller(target_vel)
    
  vertical_control:
    altitude_error = target_alt - current_alt
    target_climbrate = P(altitude_error)
    target_throttle = alt_controller(target_climbrate)

定点悬停技能

name: position_hold_skill
description: 定点悬停技能
type: flight

params:
  hold_position: [x, y, z]  # 目标位置
  hold_tolerance: {type: float, default: 0.5}  # m
  
  # 悬停参数
  hover_throttle: {type: float, default: 0.5}
  hover_altitude: {type: float}  # 设定悬停高度
  
performance:
  position_hold_accuracy: ±0.3m
  velocity_stability: ±0.2m/s
  heading_stability: ±5°

配置参数

关键参数

感度/行程设置

sticks:
  # 速度映射
  xy_vel_sensitivity: {type: float, default: 1.0}  # 摇杆最大行程对应的速度
  z_vel_sensitivity: {type: float, default: 1.0}
  
  # Expo
  roll_pitch_expo: {type: float, default: 0.0}
  throttle_expo: {type: float, default: 0.0}

测试与验证

位置保持测试

# 1. GPS 检查
# QGC → 确认 GPS 信号 > 8 颗星
# 确认位置估计绿色

# 2. 飞行测试
起飞到 3m → 稳定悬停 → 观察位置漂移
观察 30 秒 → 记录漂移范围

# 3. 抗扰测试
轻推飞机 → 松手 → 观察是否回原位

性能指标

position_mode_performance:
  hover_drift: < 1.0m over 5 minutes
  position_accuracy: ±0.5m (GPS)
  position_accuracy: ±0.1m (RTK)
  velocity_accuracy: ±0.3m/s
  
  disturbance_recovery:
    wind_5mps: < 1.5m drift
    recovery_time: < 3s

故障排除

相关技能

• px4-altitude-mode: 高度模式（只有高度保持）
• px4-mission-mode: 任务模式（自动航线飞行）
• px4-offboard-mode: Offboard 模式（外部控制）
• px4-rtl-mode: 返航模式
• px4-mc-tuning: PID 参数调整