无人机知识：如何让飞行器飞到指定点

　　本文从工程代码的角度入手，简单聊聊飞控的高级飞行模式如何设计。

　　前提是这里假定底层的控制器已经设计好，包含速度控制器-》高度控制器-》姿态控制器。常见的飞控的手动操作飞行模式为姿态、定高、定点，要满足以上的飞行模式，则至少需要做到速度控制器部分，即摇杆作为速度方向目标值，控制飞行器定速飞行以及不控杆情况下的定点悬停。

　　然而，要实现飞行器的自主飞行，一般由地面站或APP给飞控发送目标位置的经纬度，那如何让飞行器飞到指定点呢？

　　这里以返航模式举例，引出位置控制器的必要性以及不同控制器的差异性。

　　返航模式

　　要想让飞控完成返航功能，则必不可少的需要一个位置控制器，即根据当前位置和目标位置（这里指的是home点），得到速度目标值，从而进入下一级的速度控制器。

　　最简单的位置控制器：

　　根据当前位置和目标位置的经纬度，分别对经纬度求误差，转换成距离后，乘以一定的比例系数K，从而转换成Vn和Ve的速度目标值，判定当前位置和目标位置的距离，从而判定是否已经完成返航，到达home点上空，进行自主降落即可。

　　这个方法有什么问题？

　　一句话概括就是没有考虑轨迹跟踪的问题，即是否按照航线飞行。

　　示意图如下

　　假设在点1处，进入返航状态，则应该是以黑线的状态飞往home点。如果由于风力的影响，飞行器被吹到了点2处，以上述的返航设计方法，则会以蓝色箭头的方向飞往home点。虽说不影响返航功能，但是这种不压线的飞行，在后续的自主飞行设计中也会受到影响，所以这种简单的位置控制势必会影响后面自主航线飞行的性能。

　　改进：

　　位置控制器的输入是目标点的经纬度，输出的是Vn 、Ve方向的目标速度，作为下一级速度控制器的输入。与之前不一样的地方在于，引入了垂直航线的距离，通过这个距离控制飞行器压线飞行。

　　步骤：

　　Ø 根据当前点和目标点的经纬度，得到两点之间的距离；

　　Ø 计算当前点和目标点的航向角；

　　Ø 根据距离和航向角，计算出沿着目标方向和垂直方向的距离；

　　Ø 垂直方向的距离用来判定飞行轨迹是否压线准确；

　　Ø 沿着目标的距离以及补偿的垂直的距离通过一个系数，将距离信息转换到速度信息，再分解到NE坐标系，得到Vn、Ve的速度目标值。

　　设计好位置控制器后，这时实现自主飞行就非常简单了，只需给飞控发送目标点的经纬度即可，而航点飞行的策略，则可自由添加，比如到点悬停多长时间，要不要对准机头方向，高度要不要上升或下降等等。

　　鉴于好久不更新了，先更新一篇，讲一个小问题，这个问题相信很多人在实现功能的时候并未注意过。笔者发现有关轨迹跟踪的论文文章比较多，大多理论为主，看的云里雾里，但其实要解决的问题很简单，有兴趣深挖的人可以搜寻有关l1导航的资料，px4开源飞控中，固定翼有用到。