ArduPlan 地理围栏.doc

ArduPlan 地理围栏
ArduPlane 提供地理围栏的功能允许你设定飞行区域的虚拟「围栏」，即一个封闭的多边形的 GPS 区域，带有最低和最高海拔。
当围栏的功能被开启时，如果飞行器超过设定的范围就会切换到引导(GUIDED)模式，让他飞回预设的返回点，并在那里盘旋，等待你重新接管。然后你可以使用发射器的开关接管控制。

用于 RC 训练
地理围栏的主要用途之一是教自己（或别人）遥控飞机飞行。当你有一个正确配置的地理围栏，想炸机是十分困难的。你可以尝试练习平常可能会导致炸机的动作，相信 APM 可以在灾难之前将飞行“弹”离围栏。
电子围栏可以结合任何APM飞行模式。因此如果是初学者，请结合一种稳定的飞行模式（如 STABILIZE 或 FBWA）。一旦操作员已经取得了一些信心，可以结合手动（MANUAL）模式，直接控制飞机和允许的最有趣的特技飞行练习。这种方式下 APM 平时完全不会干预你，而是直接将控制传递到舵机，只有在超出了围栏区域或者预定高度范围时才会接管操作。
设定地理围栏
要在 ArduPlane 里设置地理围栏，需要设置六个项目：
1. 围栏边界，由一组 GPS 点组成
2. 超出围栏时的动作
3. 返回点的位置
4. 地理围栏最大与最小的高度
5. 开启围栏功能使用的 RC 通道
6. 超出围栏后如何拿回控制

这些都可以使用 Mission Planner 设置。地理围栏功能任然是 Planner 的一个新功能，所以你可能会注意到有些界面会有些变化。
当你在设定地理围栏时有些规则你必须要遵守：
1. 返回点必须在边界围栏之内
2. 围栏边界必须完全封闭。也就是说至少必须要有四个点，最后一个点要与开始点是同一个点
3. 边界最多可以有18个点
如果你要使用 Mission Planner 设定围栏，Planner 应该会确保遵守这些规则。
请记住设置围栏边界时，你的飞机在击中围栏将有一定的动量，并且需要一段时间回到折返点。对于 SkyWalker 这样的飞机我们建议一个额外的安全边际，大约是你要飞的真实边界内 30米。这个规则同样适用于最低高度——你需要给 APM 回升足够的高度，至于实际要多少取决于你飞机的特性。
除了围栏边界，以下 MAVLink 参数控制电子围栏的特性：
1. FENCE_ACTION - 超出围栏时的动作。默认值为0，关闭电子围栏。设定1则为开启，当超出围栏时飞行至折返点。
2. FENCE_MINALT - 最小高度（单位米）。如果为0就是没有最低高度。
3. FENCE_MAXALT - 最大高度（单位米），如果为0就是没有最大高度。
4. FENCE_CHANNEL - 开启电子围栏的 RC 频道。默认值为0，关闭电子围栏。 你需要设置为一个连接到你的发射器上的两段开关上的空闲通道。当此信道的PWM设置为1750以上，电子围栏就会启动。如果你的发射机支持使用蜂鸣器(每隔几秒响一下)来提醒你，这会是一个不错的主意，你的头就不用一直向下监看围栏。
5. FENCE_TOTAL - 电子围栏中的点数(折返点，加上封闭的边界)。这个应该在建立围栏的时候Mission Planner就设置好了。
还有一个额外的参数在电子围栏中可能会用到。当你超出围栏，飞机会切换至 GUIDED 模式，飞回折返点。一旦回到围栏边境内你就可以拿回控制权，你需要告诉 APM 要取得控制，你可以有3种方式。
1. 使用发射器上 APM 模式开关改变模式
2. 使用 FENCE_CHANNEL 信道关闭及重启电子围栏
3. 设定 RST_SWITCH_CH MAVLink 参数，设定到另一个2段弹簧开关。RST_SWITCH_CH parameter 默认为0(关闭功能)。如果你设定它至某一个通道，就可以在超出围栏时使用这个通道开关拿回控制权。
我发现使用 RST_SWITCH_CH 是电子围栏的最佳选择，因为它意味着整个飞行过程中启用了围栏，你透过任何动作改变模式开关。但是它需要另一个通道，有些人可能没有足够的通道来使用它。
设定围栏边界
要设置围栏边界你必须要到 Mission Planner 的 Flight Planner 页面。
首先鼠标移至你想要的位置点击右键设置折返点，并选择「Set return location」。折返点应设置于飞行范围的中间位置，并且在站着飞行时可以很容易看见的范围。
当你设置了折返点，在围栏边界的第一点点击右键，选择「Draw Polygon -> Add polygon point」，然后你就会在多边形模式，点击左键加入围栏的的每一个点，planner 会自动完成最后一个点连接到第一个多边形。
然后，点击右键选择“地理围栏上传发送您的栅栏边界到 APM，上传之前 Planner 会要求您输入栅栏的最低和最高高度(米)，还可以保存栅栏的设置档案。
返回点的高度
如果把 FENCE_MINALT 及 FENCE_MAXALT 设置其他大于0的值(FENCE_MAXALT 大于 FENCE_MINALT)返回点的高度又只有 FENCE_MINALT 和 FENCE_MAXALT 的一半。
如果你不设置 FENCE_MINALT 和 FENCE_MAXALT(即他们的距离为0)返回点的高度将由ALT_HOLD_RTL的参数控制，也就是使用的RTL模式。请注意单位 ALT_HOLD_RTL 是厘米，而 FENCE_MINALT FENCE_MAXALT 是米。
如果您的飞行俱乐部和当地的飞行规则不设置最高的高度，那么我们建议您最大高度最多122米(约 400英尺)。除此之外高度太高操控会变得相当困难，与您的模型保持良好的视线。
折返点的 FENCE_MINALT 定为30米(保持一些俯冲动能)FENCE_MAXALT 设为122米、76米，这是一个相当良好的飞行高空。
混控(stick mixing)超过围栏
在自动模式时，APM 默认启动「stick mixing」，这意味着，你可以改变飞行的路径，例如，你可以使用发射器上的遥杆。
当您使用地理围栏时混控会因为超出围栏而被禁用，直到你的飞机又回来了围栏区域内。这是为了确保不良输入控制不会因超出围栏而回不到折返点。
一旦你回到围栏内混控将重新启用，让您控制这架飞机的GUIDED模式。如果你使用混控又超过围栏功能就又会被关闭直到你回到围栏内。
地理围栏飞行的秘诀
电子围栏在地面上起飞时禁用。要小心不要在地面上使用，因为它可能会提示超出了围栏，并尝试飞往折返点。
降落也是禁用，当你在违反高度下将很难降落！
如果您使用的APM1要在手动模式结合地理围栏，记住APM1的APM软件绕过第8信道模式开关和 PWM 1750以上的开关(这就是 APM1 上所谓的「hardware manual」)。所以，你要么需要设置不同的手动开关的位置，或者使用不同的模式开关控制信道（并且设置 FLTMODE_CH 到正在使用的通道）。
之前起飞和飞地理围栏确保所有参数都设置如上所述，也确保你有一个良好的GPS锁定。如果你失去GPS锁定地理围栏也会关闭，直到GPS锁恢复，如果你的GPS信号很微弱请不要使用它。
我也建议你先做轻微的测试。试着慢慢接近围栏边界，并确保它正确的「反弹」虚拟墙和返回到折返点都是 OK 的。然后再次拿回控制，尝试慢慢接近最低高度，并确保它弹回您所设置的 FENCE_MINALT 。
在发展电子围栏时，我发现与手动模式结合是最好玩的。它给你所有的手动飞行的兴奋与急转弯和花式特技，同时当你犯错误时不会毁了一架飞机。
飞行范例
这是我的 SkyWalker 开启电子围栏时的飞行轨道，白线是电子围栏边界，在中间加上可见的折返点，您还可以看到飞机超出地理围栏到北部、西部和南部的点，也有许多点超出高度，我使用这个功能尝试改善我的手动模式飞行技巧，飞机如果没有电子围栏可能已经无法存活。

请注意，在这个例子中的电子围栏沿跑道中间运行。这是符合当地俱乐部的规则。起飞和降落禁用电子围栏。FENCE_CHANNEL设置为 7，RST_SWITCH_CH设置为 6。这允许我起飞后用一个开关启动围栏，超出后使用弹簧教练开关拿回控制权。
支援 MAVLink
APM可透过 MAVLink 回报围栏的状态。关键状态数据包被称为 FENCE_STATUS，并在ardpilotmega.xml中定义。一个典型的FENCE_STATUS数据包看起来像这样：
2011-12-20 16:36:35.60: FENCE_STATUS {breach_status : 1, breach_count : 15, breach_type : 1, breach_time : 1706506}
如果在围栏内 breach_status 为0，如果在外为1。breach_count 是你这次飞行超出几次围栏。breach_type 是最后超出围栏的类型(ardupilotmega.xml FENCE_BREACH 有列举)。breach_time是从 APM 开机到超出围栏的时间以milliseconds为单位。
在未来的 APM Planner 应会支持在飞行过程中宣告地理围栏状态。
进阶功能
ArduPlane 的地理围栏也可使用失效保护(failsafe)系统，为 OutBack 竞赛的挑战。对于这些类型的事件，像往常一样定义您的围栏边界，但可以在 APM_Config.h 增设 FENCE_TRIGGERED_PIN 选项的APM。这个选项让你可以设定当超出围栏时 APM 的数字PIN为High，可以将这个PIN连到飞机上的失效保护(failsafe)设备触发失效保护模式(OBC 的竞争，需要设置飞机俯冲至地面的极端伺服值)