刘亚非
中国铁设设计集团有限公司 天津市 300000
摘要：近年来，随着无人机技术的不断发展，测绘无人机在工程建设领域的作用越来越广泛，由于无人机本身的操作十分灵活，适应能力强，可以实现对工程测绘数据的快速获取，尤其是对于复杂环境下的测绘作业，一般的测绘作业技术并不能取得理想的数据和图像。但是在无人机的使用过程中，也会面临诸多的问题和困惑，比如“炸机”问题时常发生。一旦“炸机”，就会影响到现场工程的进度，同时成品无人机的高成本也是一个不可回避的问题。其实开源无人机“APM”发展已有十几年历史，性能十分完善，本文是作者利用开源无人机技术制作测绘用无人机的一些实践过程。
关键词：无人机；固件；飞控；遥控器；地面站；Ardupilot
1.开源测绘无人机的组成
本文所指的开源测绘无人机，是基于网上随时能获取并编译的开源多旋翼ArdupilotCopter固件，飞控使用开源市场十分流行的大名鼎鼎的Pixhawk2.4.＊系列，机架选用淘宝平台上很容易购得的F450机架，飞行平台成本大约在1500元左右，无人机荷载大约在1KG左右（荷载根据需要可选择设置固件为六旋翼HEX或者八旋翼OCTA）。作者比较了市场常用的成品机和自己制作的开源机之间的差别，两者除了外观上自制机不及成品机外，其他功能基本上能够满足要求。自制机除了成本上有很大的优势外，更为重要的是由于自制机为飞手自己安装调试，一旦飞行中出现“炸机”现象，飞手能够很快地修复飞机，重新调试进入工作状态，这对于工期要求很紧的现场测量项目尤为重要，否则飞手还得将飞机寄回原厂返修，来回损失的时间成本对现场项目来说是无法承受的。图1、图2为测绘常用无人机大疆精灵和近期刚推出不久的大疆FPV。图3为作者自制的开源8轴无人机，荷载为6KG，整体飞行平台成本在6000元左右（荷载满足便携式激光雷达重量要求），图4为自制开源4轴，荷载为1KG，该机即为本文描述机型。
2.Apm/Pixhawk固件的获取
“ArdupilotCoper”固件自诞生以来，已经历了十多年的发展历程，由最初的V2.0版本发展到现在的V4.0.7（截止目前）版本，本文以稳定版本也是国内发烧友较为流行的版本ArdupilotCopter-3.6.10为例，简单回顾一下获取MyCoper-3.6.10飞控固件的过程，该部分内容也是本文重点阐述的内容。
⑴配置飞控的编译环境
①从Git官方网站下载编译环境配置文件（如图），下载地址为：
“Https://github.com/Ardupilot/blob/master/Tools/environment_install/install-prereqs-windows.ps1”
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②右键单击该文件（先去掉文件的.txt后缀），然后用powershell运行该文件，按照提示一步步安装完毕后，安装配置future库文件和python库文件。然后下载安装GCC编译器，因为飞控固件的编译用的就是GCC编译器，官网下载地址为：Https://firmware.ardupilot.org./Tools/STM32-tools/gcc-arm-none-eabi-6-2017-update-win32-sha2.exe，安装完毕后添加路径到环境变量“Add path to environment variable”。
③从Git官网下载安装Git原生命令行工具Git-2.31.1-64-bit，安装完毕重启电脑（如图）
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点击桌面左下角开始\Git Bash\，输入命令 “git config –global core.autocrlf false”点击回车，完成配置。
④至此飞控编译环境配置完毕。
⑵Clone（克隆）飞控源代码
①首先注册一个“Github”账号，并下载安装“Github Desktop”。
点击进入Github,搜索框输入Adupilot，回车。如图
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②点击右上角“Fork”,然后进入自己的“Github Desktop”，如图
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③点击右上角“Code”，再点击“Open with GitHub Desktop”，如图
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④下载路径选择D盘，这样在D盘下会生成一个名字为“ardupilot”的文件，如图。
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⑤至此，ardupilot的所有文件就下载到我们本地电脑的D盘。
⑶选择需要版本的飞控固件
①查看所有版本固件
打开Git Bash\输入命令cd d:\回车\输入命令cd ardupilot \回车\输入命令git tag\回车（如图）
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②选择稳定版本固件Copter-3.6.10，命名为MyCopter-3.6.10
继续输入命令“git checkout –b MyCopter3.6.10 Copter3.6.10”，然后回车，切换成功后版
本就是我们自己命名的名字MyCopter-3.6.10（如图）
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③更新对应子模块
由于Ardupilotcopter固件每一个特定的版本都对应一个特定版本的其他开源工程，比如
chibiOS、uavcan、mavlink等等，所以当我们切换Copter-3.6.10版本时，必须同时更新子模块到对应的版本下。输入命令：“git submodule update –init --recursive”，然后回车
（如图）
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④至此，稳定版固件MyCopter-3.6.10已成功下载至本地电脑的D盘（如图）
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3.固件的烧写
⑴生成后缀为.apj的飞控烧写文件
运行桌面Cygwin64 Terminal ，输入命令：“./waf list_boards”和命令“./waf configure –
board fmuv3”后，本地电脑的D\ardupilot文件夹上将生成一个build文件，同时
build\fmuv3\bin\ardupilot.apj中的arducopter.adj文件就是我们烧写飞控用到的文件（如图）
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⑵用MissionPlanner地面站烧写飞控
安装最新版地面站MissionPlanner，飞控硬件选择与fmuv3对应的Pixhawk飞控，点击初始设置\安装固件\加载自定义固件，点击本地电脑D\ardupilot\build\fmuv3\bin\arducopter.apj，点击安装（如图）
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至此，开源测绘用无人机飞控软件安装全部完成。
4.组装与校准
⑴F450硬件套装组成
硬件组成：F450机架+脚架一副、好盈乐天20A电调4副、2212（980KV）无刷电机
4台（包括香蕉头）、UBEC电源模块（接收机对码供电用，我们用电流计供电）、9寸螺旋桨两幅（正反桨）、乐迪AT9S遥控器+接收机套装、3S-5200ma锂电池（动力电源）一块、B6AC充电器一部、PixHawk飞控+M8N的GPS接收机、减震板、GPS支架、数传电台、双面胶若干等（如下图）
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⑵组装与校准
按照套件卖家提供的安装视频教程一步步安装无人机，然后连接电脑进行校准。无人机的校准是个耐心细致的工作，包括加速度计校准、罗盘校准、遥控器校准，校准完毕后设置飞行模式，Arducopter的飞行模式一般有自稳、定点、定高、Loiter、Auto、Land、返航等等。OK，完成以上工作，加挂上你所心仪的机载设备（根据测绘要求自选），一台开源的测绘无人机就制作完毕了。