飞行模式

“飞行模式”定义了自动驾驶仪如何响应用户输入并控制飞行器的移动。 根据自动驾驶仪提供的控制级别/类型，它们大致可分为“手动”“辅助”和“自动”模式。 飞手使用遥控器上的开关或者地面控制站在飞行模式之间进行切换。

需要注意的是并非所有类型的飞机都具备全部的飞行模式，同时部分模式在不同类型的飞机上的行为模式也不相同（见下文）。 最后，一些飞行模式仅在特定的飞行前和飞行中条件下才有意义（例如全球定位系统锁定）。 系统只会在特定条件下才能进行一些模式之间的切换。

以下部分对这些模式进行了概述，随后是一个飞行模式评估图，该图展示了 PX4 转换到新模式的条件。

INFO

面向用户的飞行模式文档可在以下位置找到：

• 飞行模式（多旋翼飞行器）
• 飞行模式（固定翼飞机）
• 飞行模式（垂直起降飞行器）
• 驾驶模式（差速轮式无人车）
• 驾驶模式（阿克曼转向轮式无人车）

飞行模式概要

手动飞行模式

“手动”模式是指用户通过遥控控制（或操纵杆）直接控制飞行器的模式。 飞行器的移动始终跟随操纵杆的移动，但响应的级别/类型会因模式而异。 例如，经验丰富的飞手可以使用将操纵杆位置直接传递给执行器的模式，而初学者通常会选择对操纵杆位置的突然变化响应不那么敏感的模式。

• 轮式无人车/船：

  • 手动/稳定/特技： 飞行员的控制输入（来自遥控发射器的原始用户输入）直接传递给控制分配模块。

• 固定翼飞机：

  • 手动： 飞行员的控制输入（来自遥控发射器的原始用户输入）直接传递给控制分配模块。
  • 稳定： 飞行员的俯仰和横滚输入作为角度指令传递给自动驾驶仪，而偏航输入则通过控制分配模块直接发送给方向舵（手动控制）。 如果遥控横滚和俯仰操纵杆处于中间位置，自动驾驶仪会将横滚和俯仰角度调节为零，从而在任何风的干扰下稳定（调平）姿态。 然而，在这种模式下，飞机的位置不由自动驾驶仪控制，因此位置可能会因风而漂移。 当有非零横滚输入时，飞行器会进行协调转弯以实现零侧滑（Y 方向（侧向）的加速度为零）。 在协调转弯期间，方向舵用于控制侧滑，并且任何手动偏航输入都会叠加到该控制上。
  • 特技： 飞行员的输入作为横滚、俯仰和偏航角速率指令传递给自动驾驶仪。 反之，飞手的操作输入会作为滚转和俯仰<1>角度</1>指令和偏航<1>角速率</1> 指令。 油门输入直接传递给控制分配模块。

• 多旋翼飞行器：

  • 稳定（选择手动模式时也会进入此模式）： 飞行员的输入作为横滚和俯仰角度指令以及偏航角速率指令传递。 油门输入直接传递给控制分配模块。 自动驾驶仪控制姿态，这意味着当遥控操纵杆处于中间位置时，它会将横滚和俯仰角度调节为零，从而使姿态调平。 然而，在这种模式下，飞行器的位置不由自动驾驶仪控制，因此位置可能会因风而漂移。

    INFO

    对于多旋翼飞行器，手动模式和稳定模式是相同的。

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• 特技： 飞行员的输入作为横滚、俯仰和偏航角速率指令传递给自动驾驶仪。 自动驾驶仪控制角速率，但不控制姿态。 因此，如果遥控操纵杆处于中间位置，飞行器不会自动调平。 这使得多旋翼飞行器可以完全倒飞。 油门输入直接传递给控制分配模块。

辅助飞行模式

“辅助”模式同样由用户控制，但提供一定程度的“自动”辅助——例如，自动保持位置/方向，对抗风力影响。 辅助模式通常使获得或恢复对飞行的控制变得容易得多。

• 高度控制（ALTCTL）

  • 固定翼飞机： 当横滚、俯仰和偏航（RPY）遥控操纵杆都处于中间位置（或小于某个指定的死区范围）时，飞机将恢复到直线平飞状态并保持当前高度。 飞机的的 X 和 Y 方向的位置会随风漂移。
  • 多旋翼飞行器： 横滚、俯仰和偏航输入与稳定模式相同。 油门输入会令飞机按照预定的最大速率爬升或下降。 油门的输入有很大的死区。 油门居中表示保持当前高度。 飞控程序仅控制高度，所以飞机的 X、Y 位置会随风漂移。

• 位置控制（POSCTL）

  • 固定翼飞机： 中立输入（遥控操纵杆处于中间位置）实现平飞，并且如果需要保持直线飞行，它会迎风斜飞。
  • 多旋翼飞行器 横滚控制左右速度，俯仰控制相对于地面的前后速度。 偏航与手动控制模式一样，控制的是偏航角速率。 油门与定高模式 模式一样控制飞机的爬升/下降速率。 这意味着当滚转、俯仰和油门杆居中时，飞控程序会在任意风的干扰下稳定地保持飞机的X、Y、Z 位置。

自动飞行模式

“自动”模式是指控制器几乎不需要或完全不需要用户输入的模式（例如用于起飞、降落和执行飞行任务）。

• 自动悬停（AUTO_LOITER）

  • 固定翼飞机： 飞机在当前位置、当前高度（或者可能略高于当前高度，这对于“飞机失控”的情况很有用）附近盘旋。
  • 多旋翼飞行器： 多旋翼飞行器在当前位置和高度悬停/盘旋。

• 自动返航（AUTO_RTL）

  • 固定翼飞机： 飞机返回起飞位置，并在起飞位置上方做圆周盘旋。
  • 多旋翼飞行器： 多旋翼飞行器在当前高度（如果当前高度高于起飞位置高度加上返航高度参数（RTL_RETURN_ALT））沿直线返回，或者在返航高度参数（RTL_RETURN_ALT）高度上（如果返航高度参数（RTL_RETURN_ALT）高于当前高度）返回，然后自动降落。

• 自动任务（AUTO_MISSION）

  • 所有系统类型： 飞行器执行由地面控制站（GCS）发送的已编程任务。 如果没有收到任务, 飞机将会在当前的的位置上停留/盘旋。
  • 外置控制（OFFBOARD） 在这种模式下，位置、速度或姿态参考值/目标值/设定点由通过串行电缆和 MAVLink 连接的伴侣计算机提供。 外置控制设定点可以由诸如MAVSDK 或 MAVROS 之类的应用程序编程接口提供。

飞行模式评估图