神舟七号飞船的太空行走

核心提示[人民网飞控中心前方报道组]:神舟七号报告舱门气密性良好。[17:10][人民网飞控中心前方报道组]:从轨道舱外的摄像机上我们可以看到太阳出现在神舟七号和地球中间。[17:08][人民网飞控中心前方报道组]:航天员正在检测舱门密封情况。[1

[人民网飞控中心前方报道组]:神舟七号报告舱门气密性良好。[17:10]

[人民网飞控中心前方报道组]:从轨道舱外的摄像机上我们可以看到太阳出现在神舟七号和地球中间。[17:08]

[人民网飞控中心前方报道组]:航天员正在检测舱门密封情况。[17:02]

[人民网飞控中心前方报道组]:轨道舱关闭正常。[17:01]

[人民网飞控中心前方报道组]:舱门已经关上。[17:00]

[人民网飞控中心前方报道组]:开始关闭舱门。[16:59]

[人民网飞控中心前方报道组]:我们从打开的舱口中可以看到蓝色的地球。[16:59]

[人民网飞控中心前方报道组]:舱外工作完毕。[16:58]

[人民网飞控中心前方报道组]:翟志刚已经完全回到舱内。[16:58]

[人民网飞控中心前方报道组]:翟志刚摘下舱外保护挂钩。[16:57]

[人民网飞控中心前方报道组]:刘伯明在舱内协助收回电缆和保护带。[16:56]

[人民网飞控中心前方报道组]:开始进入舱内 [16:55]

[人民网飞控中心前方报道组]:翟志刚准备返回轨道舱。[16:55]

[人民网飞控中心前方报道组]:当前飞船状态良好。[16:52]

[人民网飞控中心前方报道组]:翟志刚报告感觉良好。[16:52]

[人民网飞控中心前方报道组]:翟志刚开始舱外工作,将舱外试验品交给刘伯明带回舱内。[16:51]

[人民网飞控中心前方报道组]:已经出舱10分钟。[16:49]

[人民网飞控中心前方报道组]:翟志刚在太空中挥动五星红旗。[16:48]

[人民网飞控中心前方报道组]:飞行工作正常。[16:47]

[人民网飞控中心前方报道组]:在黑色的太空背景中,航天员白色的身影格外清楚。[16:46]

[人民网飞控中心前方报道组]:翟志刚已经全部出舱。[16:45]

[人民网飞控中心前方报道组]:翟志刚在舱外向大家致意,感觉良好,向全国人民问好。[16:44]

[人民网飞控中心前方报道组]:开始出舱 [16:43]

[人民网飞控中心前方报道组]:翟志刚把一个挂钩挂在舱外。[16:43]

[人民网飞控中心前方报道组]:翟志刚左手伸出舱口。[16:42]

[人民网飞控中心前方报道组]:舱门完全打开。[16:41]

[人民网飞控中心前方报道组]:舱门已经打开。[16:39]

[人民网飞控中心前方报道组]:翟志刚用右手扭动把手,舱门已经打开一条缝。[16:37]

[人民网飞控中心前方报道组]:打开轨道舱门,神舟七号开始出舱。[16:34]

[人民网飞控中心前方报道组]:两名航天员报告航天服工作良好,出舱准备完毕,身体状态良好。[16:33]

[人民网两名航天员进行通话试验,把有线的话音转到无线话音。[16:32]

[人民网飞控中心前方报道组]:航天员正在进行出舱前的最后确认工作。[16:31] 任务执行情况

2008年9月25日21时10分:神舟七号飞船搭载三名航天员发射升空。21时30分:飞船正常入轨。22时07分:神七升空后第一次在轨和出舱活动空间环境预报——空间环境平静,对飞船的在轨运行是安全的。2008年9月26日4时04分:神舟七号飞船成功变轨,由椭圆轨道变成近圆轨道。10时20分:航天员开始组装测试舱外航天服。21时47分:“飞天”和“海鹰”两套舱外航天服均组装完成。21时59分:航天员翟志刚与飞控中心试验天地对话。22时25分,航天员开始穿个人装备。23时36分:翟志刚着中国自主研发的“飞天”舱外航天服在太空首次亮相。

2008年9月27日13时57分:返回舱舱门关闭,航天员开始进行出舱前准备工作。15时30分:舱外服气密性检查正常,气压阀检查正常。15时48分:指控中心批准轨道舱开始泄压。神七轨道舱开始进行第一次泄压。16时22分:航天员穿好舱外航天服。16时24分:出舱活动重要步骤均已结束。航天员吸氧排氮、泄压工作准备完毕。16时48分,翟志刚在太空迈出第一步,中国人的第一次太空行走开始。16时59分:翟志刚进入轨道舱,并完全关闭轨道舱舱门,完成太空行走。20时16分:伴飞卫星完成对神舟七号的20分钟拍照,图像十分清晰。21时45分:神舟七号上的三位航天员与家人进行天地通话。

2008年9月28日11时06分,航天员换好舱内航天服。11时16分许,三名航天员穿舱内压力服,做返回准备。返回控制数据将注入飞船。11时46分许,返回控制数据已注入飞船。12时51分许,神舟七号返回舱舱门关闭,神七返回阶段开始。16时51分,北京飞控中心宣布飞船进入正常返回轨道。17时12分,推进舱和返回舱成功飞离。17时20分,神舟七号飞船飞入中国上空。17时20分许,返回舱降落伞打开。17时21分,飞船进入黑障区,与地面指控中心的通信暂时中断。17时22分许,飞船进入主着陆场上空。17时24分许,飞船飞出黑障区。17时36分,神舟七号完成载人航天任务,返回舱顺利着陆。18时22分许,航天员翟志刚成功出舱,18时23分许,航天员刘伯明、景海鹏成功出舱。

创新与突破

神舟七号载人航天飞行任务的主要目的是突破和掌握航天员出舱活动技术,与“神五”、神六”任务相比,技术上主要突破了载人飞船气闸舱、舱外航天服和航天员地面训练等关键技术。

一是气闸舱与生活舱一体化设计技术。轨道舱进行了全新的设计,兼作航天员生活舱和出舱活动气闸舱,增加了泄复压控制功能、出舱活动空间支持功能、舱外航天服支持功能、出舱活动无线电通信功能、舱外活动照明和摄像功能、出舱活动准备期间的人工控制和显示功能等。

二是出舱活动飞行程序设计技术。在出舱活动飞行程序设计上,考虑运行轨道、地面测控、能源平衡、姿态控制、空间环境适应性等多种约束条件,通过合理、优化配置飞船的资源,设计出具备在轨飞行支持出舱活动的程序平台。

三是中继卫星数据终端系统设计及在轨试验设计技术。神舟七号飞船装载了中国中继卫星系统的首个用户数据终端系统,进行了国内首次天地数据中继系统数据传输试验。

四是航天产品国产化技术与应用。对部分关键器件、组件采用了国产化产品,对于促进航天科技,带动中国相关科学技术进步,发展自主创新型科技具有重要意义。

五是载人飞船3人飞行能力设计与应用技术。按照3人人体代谢指标设计、配置了环境控制设备,提供可容纳3名航天员生活和工作空间,设计了3人指挥、操作、协同关系程序。

六是伴飞卫星释放支持及分离安全性设计技术。为伴飞卫星提供了释放平台和释放能力,解决了伴飞卫星释放后对飞船的安全性影响问题。

气闸舱技术

神舟七号飞船设计的大部分挑战和特色,来自于气闸舱研制。

神舟七号飞船和神舟六号飞船一样,也是推进舱、返回舱、轨道舱的三舱结构。为了完成航天员出舱活动,轨道舱经过改进,既保留了航天员的生活舱功能,又充当出舱活动需要的气闸舱。

气闸的功能类似于长江三峡大坝的船闸,不同的是船闸用来调节水位高度,气闸舱用来调节气压。航天员出舱前,气闸舱能够快速泄出空气,使舱内压力接近真空状态下的零气压;航天员返回后,气闸舱又能快速恢复压力至一个标准大气压。气闸舱内还必须配置其他支持航天员空间出舱活动的设备设施。

尽管是在“神六”轨道舱基础上进行修改,但“牵一发而动全身”。神七的轨道舱(气闸舱)实际上已经是一个全新的航天器。从外形上看,去掉了一对太阳帆板,顶部安装了多个圆球形的气瓶,还捆绑了一个颗伴飞小卫星。从内部结构上看,配备了复压气瓶、两套舱外航天服、泄复压控制设备和出舱保障控制台等舱载支持设备,同时还提供了睡袋、食品加热、个人生活用品和个人卫生装置等生活设施。气闸舱为此进行了全新设计,从电路的排布、防热的措施、火工品的设计、软硬件系统的接口等都要重新开始。它在结构强度、振动、热真空等极端环境试验一个都不能少。

不论是航天员出舱进行太空行走,还是返回轨道舱,关好舱门非常重要,因而飞船舱门被设计师称为“生死之门”。出舱舱门虽然只有20千克重,却有170多个零部件。在沿用了神六舱门的工作原理和设计形式等成熟技术的基础上,神七的舱门进行了十多个项目的改进设计。考虑到航天员身着出舱航天服,充压后服装体积会增大,“神七”舱门的通径也比神六有所增加。舱门打得开、关得上、密封可靠成为三个非常重要的环节。在真空、高低温、失重的太空环境下,将舱门打开,并不像在地面开关门那么轻而易举。而且舱门若不能保证密封,轨道舱内就无法复压,意味着2名航天员将无法脱掉舱外航天服,不能回到返回舱。2004年,设计人员特意研制了真空热环境舱门开关装置,实现了在地面进行真空和高低温环境下的试验验证。舱门专用的“真空罐”里,设置了开关舱门的机构,像一只机械手在模拟航天员的操作。设计人员为了获得舱门在更为恶劣的太空环境中的数据,还把“真空罐”的温度拉偏到零下45度和零上45度。通过计算机操作,获得试验验证数据。

气闸舱有9个氧气瓶,其中2套航天服各使用3个,另有3个是舱载气瓶。正常情况下用不到这么多氧气瓶,数量多一点是为了应对异常。

舱外顶端的伴飞小卫星,紧挨着5个复压气瓶。为防止释放小卫星时所产生的碎片可能会像子弹一样打到气瓶,科研人员还给气瓶穿上防弹衣。另外,气闸舱内的有线和舱外无线通信系统、出舱活动操作显示界面、照明灯、摄像装置等设备都充满了设计师的智慧。

系统技术

对于神舟七号飞行任务来说,出舱活动是这次飞行的最大技术创新点。而对于出舱活动来说,航天员选拔训练及舱外航天服的研制都是直接影响飞行成败的关键技术。

1、出舱活动训练

针对神舟七号任务航天员主动操作多、难度大、在轨应急处置情况复杂的特点,航天员系统周密考虑了各种可能出现的复杂情况和风险,从实战出发,从难从严加强训练,切实增强执行任务特别是各种应急情况处置能力。在方案设计上,充分继承神五、神六成功经验,针对出舱活动特点,结合各类资源实际,立足最困难、最复杂,科学合理制定各类方案预案,组织初选入选的六名航天员完成了针对性的训练任务。这种针对性训练包括以下6个方面:

1.进行了人-船-地联合测试参试任务;

2.进行了航天员在模拟失重训练水槽的训练;

3.完成了航天员出舱活动程序训练模拟器的训练;

4.完成了本阶段固定基模拟器的训练;

5.开展了舱外航天服强化训练、气闸舱理论与操作训练;

6.开展了飞行手册学习、心理表象训练、体质训练、装船设备操作训练、飞船技术训练、集体讲评和研讨等内容的训练。

这些针对性训练为确保神舟七号顺利实施打下了坚实的基础。

2、舱外航天服

舱外航天服是神舟七号飞行任务的又一大关键技术。舱外航天服实际上是一个浓缩了的舱外生命保障系统。在服装内要给出舱活动的航天员提供大气压力、氧气供给、温湿度控制等。舱外航天服为航天员在太空提供生命保障、安全防护和通信保障,是航天员出舱活动的主要装备,系统复杂、高度集成,技术难度很大,安全可靠性要求很高。从1995年开始,中国开始舱外航天服关键技术的研究和部件研制。2004年,舱外航天服研制工作全面启动后,陆续完成了方案、初样、正样阶段的研制,并生产了飞行用和航天员地面训练用多套舱外航天服。

在研制过程中,中国针对舱外航天服作了大量的地面试验和验证,建立了一系列训练试验保障条件,研制了航天员地面训练模拟器、中性浮力水槽模拟太空失重环境,利用低压训练舱模拟太空热真空环境,利用出舱程序训练模拟器进行程序训练和故障处理训练等。各项地面测试、试验数据表明“飞天”舱外航天服的性能指标能够满足神舟七号任务航天员出舱活动的需要。中国研制的单套飞行舱外航天服产品费用约3000万元人民币。

中继卫星

“天链一号01星”在“神舟七号”载人航天飞行中得到了首次应用,使得“神舟七号”飞船的测控覆盖率将由原来的12%大幅提高到60%左右。中继卫星的成功发射标志中国航天应急和管理能力又有新进步。“天链一号01星”在3个方面得到应用并发挥重要作用:

——“远望”号测量船队加上十余个地面站,才能为“神舟”飞船提供12%的测控覆盖率。而一颗中继卫星就可覆盖飞船50%的飞行轨道,无论是经济效益还是使用效率都有了质的提高。

——航天器在太空中出现故障,抢救时机往往以秒计,一旦错过就可能造成永远无法挽回的损失。随着中国卫星数量的增多,故障率不可避免要增加。张建启说,中继卫星投入应用后,将使航天器故障能够及早发现、尽早解决。

——资源卫星、环境卫星等应用卫星获得的科学数据,要在卫星经过地面站上空时才能下传使用,如果突发重大自然灾害,就会失掉最佳的应对处置时机。中继卫星可使各类卫星实现数据实时下传、及时应用,是各类应用卫星的效能倍增器。

在轨试验任务

神舟七号载人飞船的亮点除了航天员出舱外,还有一项重要的任务就是进行在轨试验。神舟七号飞船发射同时释放了一颗伴星,利用这颗伴星对飞船进行照相和视频观测。此次伴星试验任务的成功,标志着中国成为了世界上第三个掌握空间释放和绕飞技术的国家。此外,神舟七号载人飞船还进行了固体润滑材料的在轨试验,将中科院提供的固体润滑材料在外太空暴露后,由航天员在出舱行走时进行回收。

1、伴飞卫星试验

伴飞卫星是伴随在另一航天器附近作周期性相对运动的卫星。

神舟七号载人飞船是中国首次开展航天器平台在轨释放伴星,以及伴星的伴随飞行试验,其任务目标是:试验和验证伴星在轨释放技术;伴星释放后,对飞船进行照相和视频观测;在返回舱返回后,由地面测控系统控制,择机进行对轨道舱形成伴随飞行轨道的试验,为载人航天工程后续任务中拓展空间应用领域奠定技术基础。

神舟七号载人飞船的伴星是在继承中科院“创新一号”小卫星成熟技术的基础上研制的中国第一颗空间伴随微小卫星。该伴星采用了多项创新设计,突破多项关键技术,许多技术在国内属首次使用。伴星采用了两舱结构一体化设计,采用了轻型镁合金材料作为主结构框架,承力板同时用作星内单机的安装板,提高了卫星的功能密度,使整星质量不超过40kg,同时具有光学成像、大容量压缩存储、机动变轨、伴随飞行、自主导航、多模式指向、测控数传等多种功能。

神舟七号载人飞船伴星的功能决定了这颗卫星研制的要求高、难度大。负责该卫星研制的中科院上海卫星工程中心经过一系列的技术攻关,已经实现了多项技术突破:

1.彩色视频和高效信息存储。神舟七号载人飞船伴星上装有一台双镜头可见光照相机,可以灵活利用两个不同焦距的镜头分别在几米到几公里的大范围内对飞船进行高分辨率彩色照相观测或高帧频视频观测。星上JPEG2000图像压缩算法极大提高了数据存储的效率。星上大容量存储器最多可以存储3000多张。

2.高效电源模块。主要采用的国产三结GaInP2/GaAs/Ge高效太阳电池阵,其光电转换效率高于265%,接近国外先进水平;伴星在国内首次采用了大容量锂离子电池作为在轨航天器电源,并通过对电源控制器的优化设计,实现对锂离子电池组的安全控制和智能保护,保证伴星在轨电源供给。

3.多任务指向模式的微型化姿控模块。神舟七号载人飞船的伴星具有GPS自主定轨能力和三轴稳定姿态控制能力,除了常规对地姿态定向外,还具备对飞船定向、变轨姿态机动和指向、对伴飞目标定向等多种指向功能。构成姿态控制模块的太阳敏感器、磁强计、陀螺和动量轮、磁力矩器等均采用了微型化设计,其中三个面的太阳敏感器总重不超过100克, 三轴微型磁强计采用探头与电路一体化设计。

4.微型液化气推进。伴星装有一套微型液化气推进系统,实现轨道机动、空间目标接近、轨道绕飞形成和保持。该系统具有体积小,重量轻,功耗低等优点。通过天地大回路控制,开展对非合作目标的接近及近距离高精度绕飞,此项技术对中国未来的空间交会对接和轨道安全性技术均具有重要应用价值。

5.小型化测控与数传。神舟七号载人飞船的伴星采用统一波段(USB)测控体制。安装USB测控应答机,实现国内测控网对在轨伴星的统一测控管理;还安装有一台高速数传机,数传速率可以达到768 kbps,可将相机在轨拍摄的图像数据快速下传至地面。

2、固体润滑材料的在轨试验

神舟七号载人飞船入轨后开始进行固体润滑材料试验。固体润滑材料试验装置是一件可以可靠锁紧和便利解锁的锁紧机构,在发射阶段将安装有试验样品的样品台可靠地固定在舱外,飞船飞至第29~30圈航天员出舱活动,在出舱活动期间由航天员便利地解锁并回收样品台。

其操作流程是:航天员在舱外打开试验装置的紧固机构→取回样品台→传递给舱内航天员→舱内航天员将样品台放入样品回收袋;航天员进入返回舱后将样品台及样品回收袋在返回舱内指定位置上固定→返回舱返回后,在飞船总装厂移交试验样品。

为了保障固体润滑材料试验的成功,中科院光电研究院和兰州化物所进行了一系列技术攻关,取得了三项关键性技术突破:

1.安全性保障。安全是载人航天飞行任务的核心,首先是产品本身不能有任何影响箭、船、人的环节;同时每一项可能出现的故障都不能影响安全性;此外作为科学试验样品的载体,还要保证整个试验周期内试验样品的安全。根据以上几项原则,首先要求装置在发射过程中不能意外解锁,一旦在发射过程中意外解锁导致样品台脱离船体,后果不堪设想,因此装置首先要保证锁紧的绝对可靠。以往的航天产品大多采用火工品进行锁紧,但火工品严重威胁航天员安全,因此必须设计一套非火工品的,可便利解锁的高可靠锁紧机构。第二项要求是装置本身不能有任何可能威胁航天员安全的环节,这就对装置的原材料、外观、操作方式、表面状态等提出了一系列要求。第三项要求是解锁环节应满足在着舱外服情况下单手完成操作的要求,操作过程应简便并且不会脱手。在前几艘飞船上也有一些非火工品的锁紧机构,但或者要求徒手操作(如扎带、锁扣等),或者要求双手操作(如舱门开启),在着舱外服状态下,能够单手进行解锁的锁紧装置在国内没有先例。第四项要求是装置应能够有效保护样品。由于样品须暴露在样品台表面并且无遮挡,因此如何防止回收过程中航天员过多地接触样品表面也是装置设计的一项重要课题。

研究人员对试验样品及其空间试验过程中可能形成的反应产物逐一进行了研究分析,确保不产生威胁航天员健康的任何物质;同时对试验装置及其试验样品的紧固方式采取了一系列措施,并对试验装置及其试验样品所有棱角及棱边均进行圆角化处理,试验装置及其试验样品无突出的尖角、锐边,确保不发生刮拉航天服进而威胁航天员生命安全的故障发生。

2.可靠性设计。高可靠性是航天产品区别于民用产品的主要特点,“可靠锁紧,可靠解锁”是试验装置设计的两个根本要求。“可靠锁紧”保证了试验的安全,“可靠解锁”则是试验成功的保障。国内外航天界的一项共识是“越简单,越可靠”,因此使装置简单化,尽量减少机构运动环节是装置设计的基本思路。细致入微的人机功效设计也是确保“可靠解锁”的重要内容,包括操作方式,解锁力设计,把手形状,把手表面状态、操作标识等,每一个环节都要审慎考虑,力求确保成功,避免出错。此外,寿命裕度也是保证高可靠性的重要手段,虽然在轨只须进行一次解锁操作,但为了确保可靠,试验装置在地面测试过程中须进行多次不同环境下的解锁试验,因此要求解锁机构寿命可达到几十次甚至上百次。

固体润滑材料空间试验试验要求在发射及在轨执行飞行任务期间,样品能够可靠地固定于飞船舱外,同时又要求样品回收过程有利于航天员便利操作,为此,光电研究院项目组在中国航天发展过程中尚无可借鉴经验的情况下,经过反复试验验证,创新性地设计并研制了同时具备锁紧及解锁功能的试验装置,通过可靠性验证试验考核表明,其可靠性符合任务要求,可靠度达到09965以上。

3.试验样品技术状态确认。鉴于神舟七号飞行任务周期的约束条件,要求试验样品可在较短的试验周期内取得有效的试验结果,要求确定的试验样品在原子氧环境中应有不同程度的反应,以便判别试验的效果。同时要求选取的样品在本项目试验周期内应可明显反映原子氧等环境因素对固体润滑材料的影响效应并具有代表性。为此项目组开展了系统的研究分析工作,筛选确定了3类11种试验样品,涵盖了已在空间运动机构中获得成功应用的多种固体润滑材料,地面考核试验结果表明可有效满足本项目研究目标。

由光电研究院设计制造的神舟七号载人飞船的固体润滑材料的试验装置通过结构自锁和机械锁紧集成的模式保证试验样品台可靠地被固定于飞船舱外,具备在解锁过程中机械锁紧装置被打开后样品台仍可固定于样品台底座的功能;将机械锁紧与解锁机构集为一体,可通过简便的操作过程并通过辅助加力系统将样品台便利回收,保证了样品台及固定于其表面试验样品的回收可靠性。

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一、无法解锁(黄灯闪烁)

    无法解锁的原因会有多种,请按照如下步骤进行检查:

    1、初始设置是否全部完成

        a、机架类型选择是否正确,或者你根本就没有选择? 

注意,新版本的飞控固件在默认参数情况下,需要先在mission planner中设置好机架类型后才会有各个控制通道的输出。

        b、加速度计校准(如果没有校准或者上次校准不成功,解锁时姿态窗口会提示);

        c、指南针校准(如果没有校准或者上次校准不成功,解锁时姿态窗口会提示);

        d、遥控器校准(并且各个通道的正反向正确);

        e、飞行模式设置(注意,在PosHold、Loiter模式下,如果GPS没有定位或者定位不佳,是无法解锁的)

        f、电调校准(你确定你校准成功了吗?)

    2、是否连接了“安全开关”,并解锁。

        pixhawk飞控硬件引入了“安全开关”这个外设,飞控默认是使能安全开关的,这就需要你在使用遥控器解锁前先长按安全开关,进行初步解锁,然后再通过遥控器解锁。如果你不想用安全开关,在全部参数列表中将“BRD_SAFETYENABLE”设为“0”即可。(注意,有些参数是立即生效,有的参数是重启生效,建议为稳妥起见,进行一次重新上电操作)

    3、会不会是飞控已经解锁了,但是电调并没有工作。

        a、会不会是你只给飞控供电了,而没有给电调供电?

        b、会不会电调信号线断了?或者信号线插反了?

        c、会不会是电调没有校准?

     4、会不会打开了地理围栏功能,并且飞机处于地理围栏之外?

二、电台连接缓慢,或者有很大概率连接失败

    APM最新版固件很少出现这个问题了,之前的固件与某些电台联合使用的时候会出现这个问题。

    原因:全部参数列表中“BRD_SER1_RTSCTS”和“BRD_SER2_RTSCTS”默认是“2”,即“auto 自动”。这个两个参数控制着飞控连接电台的串口是否开启流控制(串口协议里的概念)。0表示不用,1表示用,2表示自动检测。自动检测的原理是飞控初始化的时候先默认是使用,然后收发一些数试试,如果不行,就认为不用,以前的固件这里好像有点bug,导致有时就连不上地面站了。将这两个参数设为0即可。

三、悬停掉高(或者叫定高不好,上下浮动)

   定高不好,可能是由以下两个原因造成的:

  1、机架震动大,飞控减震没有做到位,导致飞控Z轴加速度出现较大奇异值,从而导致飞控在某些时刻对自身速度、加速度的估计出现错误,明明飞机没有向上走,但是飞控认为飞机在快速向上走,于是控制飞机猛收油门,从而飞机猛地向下掉一下。这类问题导致的定高问题更像是飞机在向上或者向下抽动。

  2、气压计受自身螺旋桨气流影响导致高度估计问题。大家一般会在气压计上加一块海绵,但其实对于大飞机这个是不够的,最好再增加2层遮挡物:一、飞控加外壳,外壳透气孔尽量小一点,如果飞控外壳四面透风就意义不大了;二、将飞控装在机身内部,并且尽量使得机身封闭(一般很难做到完全封闭,从而不影响气压计检测外界气压值),这个可能比第一条还关键。

3、如果是缓慢的高度变化,并且变化范围在05m以内,那么,可以认为是正常的,因为飞控对自身高度的估计主要来源于气压高度计,而气压随着气温会缓慢变化,再加上飞控旋翼气流影响以及各种测量噪声,飞控对自己的高度的估计会缓慢变化,从而导致高度控制出现漂移。如果想提高定高效果,只能考虑添加“相对高度计”,如超声波、毫米波雷达、激光测距仪等。

四、定点定不住

    定点定不住,可能是由如下原因造成的:

    1、确认自己已经成功切到PosHold或者Loiter模式!(你以为你切了,实际上没切,或者由于GPS、磁罗盘等问题飞控拒绝切到定点模式)一定要通过地面站看模式,反复确认;

    2、GPS信号差,如果有严重遮挡,GPS定位会出现较大幅度的漂移,进而导致定点定不住;

    3、遥控器有偏移值。要么你没有校准遥控器,要么不小心拨动了遥控器微调,要么温度变化导致遥控器自己行程飘了,导致摇杆处于中位时飞控收到的是向一边打杆的控制指令……

    4、磁航向不正。磁罗盘没有校准,或者磁罗盘歪了,或者磁罗盘受到干扰,导致飞控对机头方向的估计与实际航向不一致,进而导致位置控制时出现刷锅飞行的情况(飞机机头指向不变,飞行轨迹呈现刷锅的感觉)。

五、刷哪种固件?PX4固件?APM固件?

    首先应该明白PixHawk、PX4固件、APM固件三者的关系:

    PixHawk指的是飞控硬件,相比之前大多数开源飞控使用的AVR单片机,Pixhawk飞控在硬件性能上有了很大的提升,它采用的STM32F427VIT6作为主控,32位,主频168MHz,可以说是相当的牛逼。

    PX4固件和APM固件指的是软件,它们都是运行在PixHawk硬件之上的,是两种不同飞控程序。对于刷哪个固件,请看下面的对比:

     1、PX4固件的源代码结构明了,对于学习飞控程序的人来说,可能入手更快一点;相比之下,APM代码略微有点复杂;但是,请注意,这里的复杂是相对而言的,根据我个人的经验来看,APM的代码比我见过的所有自己写的代码(自己写的、项目用的、实验室遗留的)相比,编写规范、命名规则、实现方法都要好非常多。   对于只是使用飞控,而不研究代码的人来讲,PX4固件在这一点上没有优势。

    2、APM固件历史悠久,功能更加完善,漏洞更少,飞行更稳定(这里的稳定指的是不会因为程序漏洞导致莫名其妙地摔机);相比之下,PX4固件有点薄弱,有很多坑需要填。     对于一个无人机来讲,能稳定可靠地飞行是第一位的,如果不能稳定可靠地飞行,其余优势都是扯淡。

    因此,对于只用飞控不改程序的人,我推荐刷APM固件;而对于需要改程序的人,我也推荐APM固件,但是如果是公司用户,请考虑一下APM固件和PX4固件开源协议的区别,酌情考虑(关于这一点,请注意:不要敝帚自珍,一个无人机公司的竞争优势是全方位的,既然用了开源飞控,即使你加上了自己特有的功能,在飞控代码上也不会比别人强太多。那些不会改飞控代码的竞争对手给他程序他也用不了,那些会改代码的公司也不屑于抄你)。

  上述论述可能有失公允,毕竟,我是用APM的人 🙂

  2019年08月09日更新:

  有不少同学还在用APM2x这款硬件(以AVR单片机作为主控),这种硬件已经被淘汰,最新版固件已经不再支持这款硬件。APM20硬件最高支持的固件版本如下:多旋翼:321,固定翼:330,无人车:251。

六、起飞瞬间飞机转头

    新装的飞机第一次试飞时起飞瞬间机头向一个方向旋转,赶紧收油门。这时候,应该按照如下步骤进行检查:

    1、检查桨是不是装错了,各个机臂上“正反桨”严格按照官网指示图进行检查;如果没有问题,看下一步。

    2、把桨卸掉,解锁,检查各个电机转向,注意,是严格按照官方电机转向进行检查,并且注意电机的1、2、3、4可不是按照顺时针排布的;如果没有问题,看下一步。

    3、连上地面站,看看飞机的俯仰、横滚、偏航有没有反的。

    4、如果至此都没有问题,那么,我可以告诉你,有一部分飞机在调参不好、机架刚性不好、动力不好的情况下,会出现起飞瞬间机头偏转的问题,离地后机头就不再偏转了,并且这还跟起飞瞬间推油门是否果断相关。    这时,如果你是个老手,胆子还很大,试飞场地很宽广并没有围观人群,那么大胆起飞吧,飞高1米看看,但是时刻准备收油门。    但是如果你是个新手,或者胆子跟我一样小,或者飞行场地不理想,那么就老老实实绑飞吧,把四条腿绑在地上,留出5cm左右的自由空间,解锁飞行,看看飞机俯仰、横滚、偏航的反应,没问题后再正常飞。

七、地面站失控保护(GCS Failsafe)

    地面站失控保护,顾名思义,当地面站跟飞机失去连接后触发失控保护。但是如果你以为在MissionPlanner中的设置里直接点上地面站失控保护就行了的话,那你就想简单了,你会发现自动模式下,即使把地面电台拔掉了,飞机也不会返航。这是为什么呢?这是因为这个失控保护的是为“使用游戏手柄控制飞机飞行时”设置的(参考官方文档:链接)。

    是的,当你使用一个微软的游戏手柄连接地面站电脑后,通过简单设置,地面站软件可以把游戏手柄的控制量通过地面电台转发给飞机,这个控制量会覆盖遥控器的控制信号,从而导致飞机只接受游戏手柄和地面站软件的控制。这时,如果地面站与飞机失联了,飞机就处于完全无控状态了(即使遥控器有信号也白搭),因此这时飞控程序中加了地面站失控保护功能。其触发条件如下:

    1、开启了游戏手柄控制飞机功能,并且在使用中;

    2、处于自动模式中;

    3、地面站已经有5秒钟没有跟飞机通信了;

    4、飞控参数中FS_GCS_ENABLE设置为1。

    由此可知,如果你想实现超视距飞行中电台断了飞机自动返航,只能改飞控代码。不过,好在这个地方没有那么复杂,比较好改,自己改改就行。

八、绿灯快闪

    绿灯慢闪表示GPS已定位,并且没有别的故障,飞控允许解锁;那么绿灯快闪是什么意思呢?官网的解释是:GPS is using SBAS(so should have better position estimate)。这个的意思是绿灯快闪情况下,GPS使用了”星基增强系统”的信号,这时GPS定位会更好,因此,在绿灯快闪的情况下,定点会定的更好一点。

九、推油门飞机起不来

    有时你会遇到即使把油门推倒顶,飞机都没法离地的情况,根据我多年踩坑经验,有如下几种可能:

    1、电池没电了,并且是彻底没电了,并且是你以为还有电,甚是是满电,但是就是没电了!     不要相信自己的记性,不要以为昨晚刚充满的几块电池,怎么可能没电,问题是偏偏几块充满的电池放在那里,你随手拿了一块没有充电的或者干脆已经坏掉的电池!你唯一可以相信的只有BB响(又称电显)!

    2、四个桨的转向反了,推油门风是向上吹的,飞机稳稳地趴在地上。

    3、电调没有进行行程校准!导致遥控器给的是满油门,飞控给的也是满油门,可偏偏电调认为你给的是20%油门。注意,新装的飞机,一定要进行电调行程校准,并且注意,是先校准遥控器,后校准电调。(现在不少FOC电调是固定油门的,那么就需要修改遥控器和飞控的行程去适应电调了)

十、起飞瞬间侧翻

  新飞机装好后,各种校准完成后,第一次飞行,飞机侧翻(向前翻、向后翻、向左翻、向后翻)。请按照如下步骤检测飞机:

  1、检查各个电调与飞控连接的线序是否正确,以四轴为例,右前为1号电机,左后为2号电机,左前为3号电机,右后为4号电机,注意可不是顺时针的1、2、3、4;

  2、有条件的话,先将飞机绑在地上(简称“绑飞”),然后进行下面所述测试;

  2、解锁飞机,不要推油门,在怠速下检查所有电机的转向是否有反的;

  3、如果电机转向无误,检查螺旋桨是否有装反的(顺时针转的电机上装了逆时针转动的桨,甚至是一个螺旋桨的上下都反了);

  4、重新校准一下电调的行程试试,如果电调的行程不同,可能导致某些电机先启动;

  5、如果还不行,看看飞控是不是装反了,上下颠倒、或者航向转了特定角度,或者参数中设置了飞控的旋转。

十一、舵面输出反向

  对于固定翼飞机或者无人船,可能会遇到如下问题:遥控器各个通道设置正确,从地面站上看飞控接收的各个通道的方向也正确,但是某些舵面输出是反向的。这种问题往往是由于舵机实际运动方向与受控方向相反导致的。解决方法如下:

  比如反向的舵机连接的是飞控的CH1,那么在全部参数列表中,搜索RC1_REVERSED,将这个值设置为1,即可。

  注意,这种问题不能通过在遥控器上设置反向来解决。以方向舵为例,我们需要的运作模式是:遥控器方向摇杆向左打,飞机航向就向左转,其中的控制指令流程是:遥控器摇杆向左打—>飞控收到航向需要向左转的指令—>飞控通过一系列PID运算得出舵机控制PWM值—>舵机收到该PWM值—>舵机转到对应的角度—>舵面在舵机连杆的拉动下转动,由于不同飞机舵机和舵面的安装方式不同,会导致实际舵面运动方向与我们需要的方向相反,因此需要在飞控输出PMW信号时进行反向。如果在遥控器里设置了反向,在手动控制模式下可能输出是对的,但是在定点模式或者自动模式下,飞控收到的控制指令将是反的,从而在进行PID控制时是反的,最终就乱掉了。

十二、飞控不启动

  有时候,同一个飞控,之前用的好好的,突然有一天上电后飞控没法完全启动,上电后几个小的LED也是亮的,但是RGB LED不闪烁,用USB连接电脑,设备管理器中也能看到飞控的串口,但是用地面站连不上飞控。遇到这种问题,在确定飞控硬件彻底坏了的之前,尝试一下如下步骤,可能就解决了:

  1、移除所有外设连接线(GPS、遥控器接收机、数传电台、电调信号线、外置电源模块线等),使用USB连接飞控,看看飞控是否启动正常,是否能连上地面站,如果能,说明可能是哪个外设有问题,如果不能,下一步;

  2、刷最新的固件试试,如果不行,下一步;

  3、将SD卡重新格式化一下(windows默认格式),重新插入飞控,上电试一下,这一步大多数情况下就能解决问题,如果还不行,下一步;

  4、更换一个SD,重新上电试试,如果还不行,我也没办法了,远程只能帮你到这个地方,不行的话把飞控寄给我看看吧,或者返厂吧。

十三、飞控自动锁定时间太长或者太短

  飞机落地后,过一段时间会自动锁定,如果你感觉等待时间太长,或者太短,请调节DISARM_DELAY参数,单位是秒,这个参数决定了等待多长时间后自动锁定。

十四、遥控器无法校准

  在遥控器校准页面,发现各个通道的值都为0,动遥控器的各个摇杆都没反应。遇到这种情况,请按照如下步骤检查:

  1、检查遥控器接收机上的灯是不是亮的,如果没有亮,应该是接收机没有供上电;

  2、检查遥控器接收机是不是亮的绿灯,对于大部分接收机,上电后如果没有接收到遥控器信号,会亮红灯,否则才会亮绿灯。如果是红灯,尝试跟遥控器重新对频;

  3、确保你的接收机是跟你手里的遥控器对的频,我遇到过我的接收机跟屋子里另外一个遥控器对上频的情况,而那个遥控器也开着机。

  4、如果使用的是接收机的SBUS接口,确保插对口了。如果用的是Futaba的7008SB,注意要插的是底下横着的sbus2接口;

  5、确保飞控端插的是RC IN接口。对于原版Pixhawk,上面的sbus字样的接口是飞控sbus信号输出的,不是插那个;

  6、检查接收机线的两端有没有插反,会不会“地”和“信号”反了;

  7、还不行,换根接收机连接线试试;

  8、还不行,重刷最新固件试试;

  9、还不行,可能就是飞控坏了。

十五、机头方向和飞控前向不一致

  有时候,受限于机体结构,我们安装飞控时无法做到飞控方向与飞机方向一致,比如飞控前向朝后安装,甚至是飞控底部朝上安装,这个都是没有问题的,只需要修改AHRS_ORIENTATION这个参数就行了,该参数默认为0,表示不旋转,我们可以根据全部参数列表中的注释按需要进行修改。

  这个参数起作用的原理是在原始传感器数据到来后进行一次旋转,然后再参与姿态解算,这个旋转的工作量很小,因此不用担心这种操作会增加飞控负担导致飞机出问题。

十六、日志不正常

  有时候,飞控会不记录日志,在MissionPlanner的姿态窗口显示“Bad logging”,这种情况下,请按照如下步骤进行尝试:

  1、重新插拔SD卡(SD接触不良,重新插拔试试);

  2、将SD卡使用读卡器用电脑重新格式化一下,格式为FAT32,其余参数默认;

  3、如果还不行,换一张SD卡试试;

  4、如果还不行,重刷最新版固件试试;

  5、如果还不行,恐怕只能怀疑飞控硬件问题了,SD卡座虚焊?  主控CPU虚焊?   不过,概率很小。

十七、无法刷固件

  使用MissionPlanner给飞控刷固件的流程是这样的:

  1、在飞控与地面站没有连接的情况下(注意,刷固件时,通过USB将飞控与电脑相连,但是不要点击地面站的连接按钮),切换到MissionPlanner的“初始设置”页面,然后点击“安装固件”按钮,这时,会弹出一个小窗口,提示正在获取固件版本,注意,这时地面站是在连接官方服务器,获取最新的稳定版固件的版本号,如果电脑没有联网,就会提示错误;

  2、选择你的飞机类型(固定翼、四轴、六轴、X8等),这时MissionPlanner就会从官网网站上下载对应的固件,这时如果网络不好,就有可能下载一半断掉;

  3、MissionPlanner从网上将固件下载到电脑上后,开始查找与电脑连接的飞控,找到后,发送重新启动命令,飞控自动重启,飞控重启后首先进入BootLoader,然后BootLoader在MissionPlanner的控制下先擦除飞控,然后开始烧写新的固件,最后提示“请在音乐播放完后拔掉飞控”,这指的是原版飞控连接有蜂鸣器的情况下,会有提示音,提示音结束后表示固件升级才是真正完成,如果你的飞控没有蜂鸣器,弹出这个窗口后等待30秒就可以拔掉USB了;如果弹出个小窗口,提示“请拔掉飞控,然后点击OK”,那么说明MissionPlanner没有找到飞控,这时需要先拔掉USB,然后点击小窗口上的OK,之后立即插入USB,这样大概率情况下地面站就能识别到飞控并开始刷固件。

  综上所述,如果遇到无法刷固件的情况,请按照如下步骤检查:

 1、电脑是否可以联网;由于APM服务器在国外,因此有时即使电脑能联网,也可能会下载失败;

 2、很多时候,刷固件失败的原因是MissionPlanner无法让飞控自动重启,从而无法进入BootLoader中,进而超时后报错,而正常情况下,飞控上电后第一步就是进入BootLoader,然后再跳转到正常飞控代码,利用这一点,我们可以按照如下步骤刷固件:先不要插飞控的USB,直接在MissionPlanner中点击对应固件的图标,等到MissionPlanner下载好固件后,由于扫描不到飞控,会弹出“请拔下控制板,点击OK后再插入”的窗口,直接点击“OK”,这时MissionPlanner开始不断扫描新插入的USB设备,然后此时再插入飞控的USB,一般情况下就会出现擦除、烧写步骤,百试不爽;

 3、平常刷固件的时候,MissionPlanner会“偶尔”甚至“经常”出现无响应的情况,感觉整个界面挂了,这时尽量不要动它,80%的情况是图形界面挂了,但是刷固件的进程还是在正常运行着的,耐心等待1分钟后就会弹出刷写成功的提示窗口,并且整个界面恢复正常;

 3、检查MissionPlanner是否为最新版本。我多次遇到过旧版MissionPlanner无法下载固件的问题,更换为官网最新版本的MissionPlanner后问题解决,注意下载MissionPlanner请到官网下载,很多时候从论坛中找到的MissionPlanner可能已经是很旧的版本了,我的另一个博客中有官网下载链接: http://wwwnufeichuiyuncom/p=62

 4、USB线是否损坏,可以换一条USB线试试;

 5、电脑是否连接的有蓝牙串口,我们用蓝牙电台连接电脑后,即使已经断开,电脑中依然有2个虚拟串口,这两个串口的存在会导致MissionPlanner刷固件时无法正常识别到飞控,从而导致刷固件失败,请在windows的蓝牙设置里,将蓝牙电台删除掉(从而设备管理器中2个虚拟串口会消失),然后再刷固件。

  5、飞控BootLoader是否损坏,如果已经损坏,需要重刷BootLoader。不过这个概率很小,我还没有遇到过,这种情况只是有存在的可能而已。

十八、无法安装驱动、地面站打不开

  有时候,如果你遇到安装MissionPlanner时无法成功安装驱动,并且打开MissionPlanner时闪退或报错,那么大概率你的系统是Ghost版的Win7,这个系统为了精简空间,删除了一些普通用户用不到的系统文件,而这些文件恰好是地面站软件需要用到的(好坑),因此,推荐使用原版的Win7或者Win10,32位版本和64位版本都行。网上可以找到补上这些缺失文件的方法,但是还是建议安装原版纯净系统,天知道Ghost系统还删了别的什么东西,又加了什么不可告人的东西。

十九、提示“Bad AHRS”

    如果地面站提示Bad AHRS,说明姿态解算有问题,大部分情况下,重新校准加速度后就可以解决这个问题。

二十、插上数传电台后鼠标乱跑

有时候,我们会遇到插上数传电台后电脑鼠标开始不受控制地乱跑的情况,这种情况出现的原理如下:

 1、飞机先上电,飞控和天空端数传电台开始工作,默认情况下飞控开始通过数传电台下发心跳帧,1秒钟一次;

 2、然后,插入地面电台,地面电台上电后立即收到了天空端发过来的数据,并开始转发给电脑;

 3、在地面电台刚插入时,电脑开始识别地面电台并加载驱动,这时地面电台又在不断发送数据给电脑,从而电脑把地面电台识别成了一个“串口轨迹球”或者“串口鼠标”,进而开始利用地面电台发送过来的数据控制鼠标移动。

 基于上述原理,解决方法很简单:先插地面电台,然后再飞机上电。

二十一、固定翼舵机抖动

 如果你在调试固定翼的时候,出现舵机奇怪抖动现象,那么请按照如下步骤一步步检测:

数传电台、图传电台的天线是否与舵机信号线挨得太近,我经过大量测试发现,电台天线距离舵机信号太近,特别是二者平行放置时,电台发射出的信号会大量耦合到舵机信号线中,这时通过示波器看舵机信号线上的PWM波,会发现它完全被干扰成了非常杂乱的波形,从而舵机的控制电路会接收到错误的控制信息,进而发生舵机抖动的情况。因此,请尽量将图传天线、数传天线和舵机线的距离保持在5cm以上,并且最好二者处于垂直关系(对于鞭状天线,此时耦合能量最少)。注意,对于电调信号线,这个干扰同样存在,只不过一般不会被大家注意到,大家布线时同样要注意这一点;

连接地面站,在MissionPlanner中遥控器校准页面查看遥控器各个通道的输入值是否在跳动,如果在跳动,请检查遥控器接收机连线是否松动、遥控器本身是否损坏;如果飞控收到的遥控器的输入值没有跳动,说明问题出在“飞控”->“舵机信号线”->“舵机”这一段:a、检查飞控各个输出通道的最大值和最小值是否设置正确,有的模友出现过舵机控制通道最大值设置为1515,最小值设置为1514的情况,此时对飞控来讲输出通道的行程只有1,从而导致程序混乱,飞控输出信号本身就在不断跳动,将这个通道设置为正常的1100~1900范围后舵机不再跳动;b、舵机信号线是否虚接?c、舵机本身坏了?换个舵机试试;

会不会是供电不足导致的?对于较大翼展的飞机,使用了多个较大功率的舵机,同时使用了较小的电源模块,导致峰值功率不足,电源模块反复保护重启?先只保留一个舵机试试? 更换更大的电源模块试试。

二十二、MissionPlanner全部参数列表注释消失

如果遇到以前正常使用的MissionPlanner,有一天连上飞控后全部参数列表中的注释全部消失了,根据我的经验,按如下步骤操作可以解决:

1、在控制面板中卸载MissionPlanner;

2、删除“此电脑” -> “文档” -> “Mission Planner”文件夹;

3、下载并安装最新版MissionPlanner,链接:http://wwwnufeichuiyuncom/p=62,此博文的第二条。

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我的世界无人机mod生存攻略视频!这里是uc129我的世界视频专区,无人机模组是mc中非常好玩的一个mod,喜欢航模的玩家一定会深受这个模组的。无人机模组里包括机架,动力系统,电路板和飞控什么的,毕竟是虚拟世界,要做出这些还是比较困难的,同时趣味性也大大提升。 攻略视频:

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