PX4 Guide (main)

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飞行任务 ​

飞行任务 在 飞行模式 中用于提供特定的运动行为，例如跟随模式或飞行平滑功能。

综述 ​

飞行任务是飞行任务框架中的一个类，它继承自基类 FlightTask。其目标是根据任意输入数据为控制器生成设定点，每个任务针对特定模式实现所需的飞行器行为。

程序员通常会重写 activate() 和 update() 虚方法，通过调用基类任务的最小实现并扩展所需行为的实现。activate() 方法在切换到该任务时被调用，用于初始化任务状态，并从先前任务刚刚应用的传递设定点平稳接管。

update() 方法在执行期间的每次循环迭代时被调用，包含生成设定点的核心行为实现。

按照惯例，任务包含在 PX4 - Autopilot/src/modules/flight_mode_manager/tasks 的一个以任务名称命名的子文件夹中，源文件以 "FlightTask" 为前缀命名。

INFO

以下提供了 PX4 开发者峰会的视频概述。

创建飞行任务 ​

以下说明可用于创建一个名为 MyTask 的任务：

  1. 在 PX4 - Autopilot/src/modules/flight_mode_manager/tasks 中为新的飞行任务创建一个目录。按照惯例，该目录以任务名称命名，因此我们将其命名为 /MyTask。

    sh
    mkdir PX4-Autopilot/src/modules/flight_mode_manager/tasks/MyTask

  2. 在 MyTask 目录中使用前缀 "FlightTask" 为新的飞行任务创建空的源代码和 cmake 文件：

    • CMakeLists.txt
    • FlightTaskMyTask.hpp
    • FlightTaskMyTask.cpp

  3. 更新新任务的 CMakeLists.txt

    • 复制另一个任务的 CMakeLists.txt 内容，例如 Orbit/CMakeLists.txt。

    • 将版权信息更新为当前年份

      cmake
      ############################################################################
#
#   Copyright (c) 2021 PX4 Development Team. All rights reserved.
#

    • 修改代码以反映新任务，例如将 FlightTaskOrbit 替换为 FlightTaskMyTask。代码将类似于以下内容：

      cmake
      px4_add_library(FlightTaskMyTask
    FlightTaskMyTask.cpp
)

target_link_libraries(FlightTaskMyTask PUBLIC FlightTask)
target_include_directories(FlightTaskMyTask PUBLIC ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR})

  4. 更新头文件（在本例中为 FlightTaskMyTask.hpp）： 大多数任务会重新实现虚方法 activate() 和 update()，在这个例子中我们还有一个私有变量。

    cpp
    #pragma once

#include "FlightTask.hpp"

class FlightTaskMyTask : public FlightTask
{
public:
  FlightTaskMyTask() = default;
  virtual ~FlightTaskMyTask() = default;

  bool update();
  bool activate(const trajectory_setpoint_s &last_setpoint) override;

private:
  float _origin_z{0.f};
};

  5. 适当地更新 cpp 文件。 这个例子提供了一个简单的 FlightTaskMyTask.cpp 实现，仅表明任务方法被调用。

    cpp
    #include "FlightTaskMyTask.hpp"

bool FlightTaskMyTask::activate(const trajectory_setpoint_s &last_setpoint)
{
  bool ret = FlightTask::activate(last_setpoint);
  PX4_INFO("FlightTaskMyTask activate was called! ret: %d", ret); // 报告激活是否成功
  return ret;
}

bool FlightTaskMyTask::update()
{
  PX4_INFO("FlightTaskMyTask update was called!"); // 报告更新
  return true;
}

  6. 将新任务添加到 PX4 - Autopilot/src/modules/flight_mode_manager/CMakeLists.txt 中要构建的任务列表中。

    cmake
    ...
 list(APPEND flight_tasks_all
   Auto
   Descend
   ...
   ManualPositionSmoothVel
   Transition
   MyTask
 )
...

    TIP

    上面添加的任务将在所有板上构建，包括像 Pixhawk FMUv2 这样闪存受限的板。如果你的任务不打算用于闪存受限的板，应该将其添加到下面所示的条件块中（如下所示）。

    cmake
    ...
if(NOT px4_constrained_flash_build)
   list(APPEND flight_tasks_all
     AutoFollowTarget
     Orbit
     MyTask
   )
 endif()
...

  7. 更新飞行模式以确保调用该任务。 通常使用一个参数来选择何时应使用特定的飞行任务。

    例如，要在多旋翼飞行器的位置模式中启用我们的新 MyTask：

    • 更新 MPC_POS_MODE (multicopter_position_mode_params.c)，如果参数有一个以前未使用的值（如 5），则添加一个选择 "MyTask" 的选项：

      c
      ...
 * @value 0 Direct velocity
 * @value 3 Smoothed velocity
 * @value 4 Acceleration based
 * @value 5 My task
 * @group Multicopter Position Control
 */
PARAM_DEFINE_INT32(MPC_POS_MODE, 5);

    • 在 [FlightModeManager.cpp](https://github.com/PX4/PX4-Autopilot/blob/main/src/modules/flight_mode_manager/FlightModeManager.cpp#L266 - L285) 中参数的开关语句中为新选项添加一个 case，以便当 _param_mpc_pos_mode 具有正确的值时启用该任务。

      cpp
      ...
// 手动位置控制
...
switch (_param_mpc_pos_mode.get()) {
  ...
  case 3:
     error = switchTask(FlightTaskIndex::ManualPositionSmoothVel);
     break;
  case 5: // 为新任务添加 case: MyTask
     error = switchTask(FlightTaskIndex::MyTask);
     break;
case 4:
....
...

测试新飞行任务 ​

要测试飞行任务，需要在启用该任务的情况下运行飞行器。对于上述示例，这意味着将参数 MPC_POS_MODE 设置为 5，起飞并将飞行器切换到 位置模式。

INFO

上面定义的任务应该仅在模拟器上进行测试。代码实际上并没有创建设定点，因此飞行器将无法飞行。

构建 SITL 仿真（gazebo - classic）

sh
make px4_sitl gazebo-classic

打开 QGroundControl（如果未打开，将不会打印消息信息）。在控制台中，起飞并切换到位置模式：

sh
pxh> commander takeoff
pxh> commander mode posctl

控制台将持续显示：INFO [FlightTaskMyTask] FlightTaskMyTask update was called!。如果你想切换到另一个飞行模式，可以输入命令更改模式，例如 commander mode altctl。

视频 ​

以下视频提供了 PX4 中飞行任务的概述。第一个视频涵盖了 PX4 v1.9 中飞行任务框架的状态。第二个视频是更新内容，涵盖了 PX4 v1.11 中的更改。

PX4 飞行任务架构概述（PX4 开发者峰会 2019） ​

介绍 PX4 v1.9 中飞行模式的工作原理（Dennis Mannhart，Matthias Grob）。

多旋翼飞行器从传感器到电机的控制概述（PX4 开发者峰会虚拟会议 2020） ​

此视频的相关部分是在 9 分 20 秒处对 PX4 v11.1 中飞行任务的更新。幻灯片可在此处找到（PDF） - 第 9 页和第 12 页相关。