飞控系统技术方案

天行者一号使用的飞控为大疆的DJI A3 Pro，是大疆M600 Pro上卸下来的飞控。它其实是一个有一定年头的飞控系统了，一个是模块年代较早，第二个是集成度太高无法深入底层。但是对于Robomaster来说，兼容性还是很强的。

飞控系统的主体是A3 Pro+Guidance组合，两者通过CAN-BUS通信，可以满足其定高的需求。

A3 Pro简介

A3 Pro具体介绍可以去大疆的官网下载它的官方说明书，详情请点击此处 A3/A3PRO 用户手册肯定比从这里看有用。但是出于自行整理和读者快速获取信息的角度考虑，我在这里进行简单的信息汇总。

A3 Pro的模块及布局

2024-05-02 135026.png 上方是A3 Pro的所有模块及其布局图，我将根据上方的模块进行简要的介绍。一些日常容易理解的模块我就不再赘述。

主控器FC

也就是俗称的飞控的主控，位于上方图像的正中间，有一个明显的突起，且在下方有指示灯。它是所有外设的中枢，上面有诸多的接口。它有许多的多功能PWM输入引脚，可以外接很多的外设，诸如起落架一类。但是目前我们还没有用到。

我将就天行者一号的现有方案，来介绍运用到的接口。
- 1号口，连接IMU1
- 2号口，连接两路GPS-Compass Pro，剩下的一路GPS-Compass Pro连接在另外一路GPS-Compass Pro的CAN1扩展接口上
- 7号口，连接四个电机的PWM信号线，注意，从M1-M4，从左至右
- 8号口，连接LED模块，该LED模块为无人机状态指示灯，所有报错都从这里看
- 9号口，连接IMU2
- 10号口，连接PMU模块，为9V 3A的接口
- 11号口，连接Guidance视觉传感系统
- 15号口，连接遥控器的接收机（S-BUS）
PMU模块

PMU（Power Managerment Unit）中文成为电源管理单元，可以将其视作是RM的电源管理模块，只是作用不尽相同。
- 1号口，连接主控
- 2号口，iBAT预留接口
- 3号口，锂电池接口
1号口是PMU的电源输出，亦即主控器FC的电源输入。3号口是3S-12S的锂电池接口。这直接意味着整个A3 Pro飞控的电源电压范围，在3S到12S之间。而我们分电板选型后的电压输出是6S和12S，符合需求。

这里的3号接口，将会被连接在分电板上。天行者一号上，3号口是连接在分电板的12S输出口上的。至于为什么选择12S的口，我会在后文讲述。

这里的1号接口，将会给主控器FC送去9V 3A的输入。因此我们可以得出电源管理单元PMU的主要功能：作为一个理想的降压模块和稳压模块。

至于2号口，被称为iBAT预留接口，在天行者一号中并没有使用到。我将在无人机 | A3 PRO 外设进阶上详细阐述，需要请查阅。
LED模块

LED模块是不可或缺的。但要注意的是，LED模块不可当作灯条，因为它起到的是反应无人机当前状态的设备。天行者一号上，LED模块挂在其尾部，以方便飞手随时监控无人机的飞行状态。

在LED模块的下方有一个Micro USB的接口，这是A3 Pro和电脑通信的唯一途径（调参唯一的途径），必须要选择一条数据线而非充电线来连接，且该线需要长一些，否则调参的时候必须趴在无人机底下。

在与A3 PRO通信和供电的那一条线的旁边，还有一条Micro USB的线，目前我并不知道这条线是干什么的。同时，天行者一号目前用不上。

A3 Pro的实机布局

在A3 Pro的每一个模块上，都有一个小标识。这个标识是一个方向标，表明机头的方向。这意味着，有标识的模块都必须有严格的朝向。

整体下来，除了PMU，其他的几个模块，FC，IMU，GPS，都是有严格朝向的。因此，需要对所有的模块进行合理规则的摆放。

摆放的位置，设置在分电板上，这是为了能够更方便的布线。同时，分电板上也有一个机头朝向指向标，和飞控的方向是相同的。

根据研究，天行者一号的布局如图：

简单描述如下：

GPS部分沿用M600 Pro的方案，采用支架，面向无人机头部，呈现倒三角
PMU置于主控FC之上，横过来放置，中间用其配备的散热板，将两者隔离开来
IMU分布于主控FC的两侧，朝向相同

以上，就是关于A3 Pro的所有硬件部分的内容。

Guidance简介

Guidance是一套为智能导航系统提供参考信息的传感器系统，它综合利用了超声波传感器以及摄像头实时感知三维立体环境，为载体提供速度、位置及障碍物距离观测信息，搭载了该系统的无人机将具备无GPS情况下的悬停和障碍物感知功能。

当Guidance和A3 Pro成功连接并正常工作后，LED模块将会绿灯双闪，这是我们最希望看到的指示灯。

具体的Guidance详细内容，请参阅说明书 GUIDANCE 用户手册。

Guidance模块及布局

一个正常完整的Guidance系统，拥有五方向传感器，分别是：前，后，左，右，下。其主控位于所有传感器的正中间。

但是天行者一号需要Guidance的作用，仅仅是让其能够稳定的定高飞行。因此，我们只需要用到下方的传感器就行。需要把从咸鱼上买来的整个系统架子拆开，再把所有模块都拆开，选择任意一个传感器模块和视觉处理模块模块即可。

视觉处理模块

视觉处理模块连接视觉传感模块，接收图像、超声波等数据，经过计算处理后把得出的定位信息，通过CAN-BUS连接线传输给DJI飞控系统，或者通过USB/UART连接线传输给其他智能系统。

而目前我们只需要将Guidance与飞控相连，因此只需要用到CAN-BUS口。当然，Guidance从入门到入坟的最大难点就在于这个CAN-BUS怎么和A3 Pro接，因为第一点没有线，第二点没有官方的资料来告诉你确切的线序。因此，一时间成为了一个大难题。

好在，有学校的机架方案开源了，里面有Guidance线序连接的方案，这是一个好消息。这个开源方案详见RM论坛【RM2019 空中机器人机架开源】。

天行者一号的处理方式，在下文会详细介绍。
视觉传感模块

视觉传感模块就相对简单很多了，它是五个传感模块中的一个，天行者一号也只配备一个。

其中，有两个端口：
- 1号口，指示灯，反应当前模块状态
- 2号口，VBUS口，和视觉处理模块连接