前言：2020的秋来得如此快，大一军训已穿上了外套，金桂也只残存晚到的点点花朵，秋风不时吹过林间，树梢翻滚着，鸟鸣穿梭其中。2020暑假参加了飞思卡尔智能车，全国数学建模，江苏省电设，电设最后比赛延期到10月10日，也是对大二竞赛的终结，10月16号去南京验收完了无人机，实现了所有功能但撞杆一次扣5分，11月19日，成绩出了，一等奖。这里记下我从8月19号到10月省电设的所有过程，过程大致分做3个阶段：1.接触飞机，阅读飞控，魔改；2.校赛；3.省赛；4.感想。
接触飞机，阅读飞控，魔改
接触飞机
为什么做无人机
学校2020届的学长在2019电赛国赛无人机得了国一，学校为发扬无人机传统，成立了电赛无人机大队。2019大一的我也参加了电赛，做的无线充电小车，死在了没用看门狗复位上。2020校无人机招新时,想到无人机可以提前准备，况且每年都有无人机题目都近似，觉得做无人机比赛的把握更大，于是入坑。（笔者以前也做过一些科技类竞赛，会stm32，接触过robomaster，大一参加过全国起重机创意大赛）
飞机选择
lack of money,于是我们得到了上一届的一个老飞机（当然不是国一那个），附带一份飞控资料，记得机架有一处断了的，没摄像头，到处都是热熔胶，很是难看。经过两天的打理，终于拼出了一个无人机，淘宝一查，飞机飞控是匿名的，遥控器是天地飞，带有老版本光流，就这样我们完成了飞机选择。（后面我们意识到不应该使用旧的飞控与旧版本光流）
阅读飞控
最初的想法
最初，想着飞机不过是几个传感器加四个电机，先看看别人的开源代码，再自己写一个出来飞控代码，多输入的系统大不了就串级pid嘛！但随着飞控代码的深入查看，我知道我太天真了，后来本着保护生命的原则，决定用匿名开源的飞控代码。
飞控代码的深入阅读
1.匿名飞控程序在main函数中运用系统时钟实现了代码的分时调用，在"Ano_Scheduler.c"中设置了不同调用周期的函数，有实时性高的1ms执行一次，也有实时性低的500毫秒执行一次，运用函数指针对不同函数调用。这里我决定可以使用freertos或者至少使用定时中断调用，这样来保证强实时性。
2.在"Ano_Scheduler.c"中可以看见大多数执行的函数，也可见得四旋翼的控制是串级控制的，其中我觉得重要的有：
“Motor_Ctrl_Task(2)” 电机控制
"Swtich_State_Task(1)"根据传感器状态开关量选择
"Flight_State_Task(1,CH_N)"飞行状态任务，程控的pitch，roll控制要加在其中
"Att_2level_Ctrl(10e-3f,CH_N)"姿态控制，程控的yaw要加入其中
"Alt_2level_Ctrl(10e-3f)"高度控制，程控的alt要加入其中
"WCZ_Fus_Task(10)"高度数据融合，后期的高度魔改有必要
当然其它的可能也很重要，只是我的大多数代码修改都放在这里面
3.上位机数据调试，在"Ano_DT.c"中，可以通过usb串口以及匿名数传传回数据，其中我常用修改"ANO_DT_Send_RCData()"去查看飞控的一些数据，当然这个函数原本是产看的是遥控器通道值的。
4.初始化，在"BSP_init.c"中，其中的串口2用于上位机调试，串口四用作光流，我们把串口一用于和k210通信，串口二用于和openmv通信，其余也有一些小的修改。
魔改
魔改遥控器通信
在飞控"Ano_RC.c"中，遥控器的通信有pwm通信（每个通道一根线，总之需要很多线），ppm 通信（慢），DBUS通信（信号加载到串口上，只要一根线）。我们选择了DBUS，但是当用上位机查看接收通道值时发现十分异常，延时也很大，再者天地飞的遥控器油门不可以自动归中，以及一系列奇葩的解锁操作，我们决定分析深入源码，修改遥控器为大疆ROBOMASTER中的遥控器：
后来发现遥控器会接收大量数据，这飞控中竟然没用DMA，用的循环接收，也没有用校验，之后魔改了接收底层，采用DMA接收，采用大疆的遥控器与接收 机，采用CRC16校验，从新定义了控制逻辑，也从新加了锁（只要拨码拨到最上就解锁），发现遥控器的信号接收优异（后来我们学校有的组用天地飞遥控器调试时出现失控，我决定和没有校验以及pwm接收信号线太多容易松动有关）
魔改串口，加舵机
我们把串口一用于和k210通信，串口二用于和openmv通信，都运用了CRC16校验，之后家里一个云台电机，占用了一个pwm引脚。
魔改加程控代码
把alt,roll,pitch,yaw的程控变量控制加入其中，注意要放在光流环之前。后来发现新版代码中自带程控接口变量。
魔改去除接收机，实现一键起飞
这个需要修改"Ano_RC.c"中大量内容，并且要关注：
flag.taking_off ; main_key_flag; flag.unlock_sta ; flag.unlock_cmd; flag.flying
等标志位。这是很需要注意的一个地方，其中还有一些伪看门狗程序。
校赛
题目：校赛考虑到我们的能力有限，题目设计较为简单，如下：
方案1：既识别红色十字也识别黑色圆，通过识别视野内最大黑色圆纠正roll，通过红色十字降落。
方案2：起飞前摄像头朝向对面的红色十字，起飞后盲飞向前，直到摄像头视野中识别到红色十字，进行roll纠正，直到飞机飞到十字上方，降落。
由于飞行路径简单，识别物也简单，场地光流优秀，我们选择了方案2。同时，为了快速找到红色十字，我们添加了一个pitch方向的舵机用于控制相机视野。如下图所示：
没有识别到时，打角为25度，识别到后离红色十字越近，打角越小，就这样我们最快20秒内完成了任务。
省赛
10月9日晚，题目意外提前发布，当然就4天4夜了：
绕杆方案1：设计双轴舵机云台，保持飞机yaw轴不懂，绕杆时仅pitch，roll轴转动（光流建模的前提条件有坐标轴不旋转），找下一根杆以及找下一个圆都通过云台旋转来找。
绕杆方案2：架设3个摄像头，一个如同校赛中的舵机摄像头，另外两个用碳杆支出来架设，一前一后，先用前方相机绕一杆，当后方相机第二次看到另一杆后则跑向另一杆，下方舵机摄像头用于找黑圆。
绕杆方案3：架设两个摄像头，一个如同校赛中的舵机摄像头，另外一个用碳杆支出来架设，同时识别两杆，先用相机绕一杆，当第二次看到两根杆后避障飞向另一根杆，下方舵机摄像头用于找黑圆。
绕杆方案4：架设两个摄像头，一个如同校赛中的舵机摄像头，另外一个用碳杆支出来架设，一个时候只识别一根杆，延时与yaw角判断是否绕完一周，绕完后，yaw轴旋转，找下一根杆，下一根杆绕完后，也旋转yaw角找黑圆，最后降落。
现在看来方案1 better than 方案2 better than 方案3 better than 方案4，但没时间准备云台，也只有两个相机，我们选择了方案3。
对于绕杆次序的选择，我们选择先远后近，保证可以看到降落点，通过按键调节识别不同颜色杆的先后。
飞机飞行路径示意图如下：
对于绕杆,我们用的k210 maixpy中找颜色块的函数，飞机与杆的距离通过对最大颜色快的像素值之和除以色块高度得到，roll与yaw配合绕杆。
对于降落，我们修改了校赛中的降落程序，我们把摄像头反向打角，如下图所示：
在绕最后一根杆的时，第二次看到降落点时进入降落程序，飞机上的舵机打角随着靠近降落点不断放平。
做比赛时第一次可以飞完全程时的视频如下：
video
感想
1.头不铁不要做飞机，我做飞机之前参加过大大小小的各类比赛，至少可以保证2天之内看懂别人代码的总体思路。
2.飞机飞行状态和电池的状态有很大关系。
3.前期做好防护措施，但真正做好飞机后是不需要防护的（你已经信任你的飞机了）。
4.炸机一定要找到原因后再飞，否则一直炸机。
5.飞机在进行自动时，只要检测到遥感操作，立即退出自动飞行模式，进入手动控制模式，并且一定要设计出稳健的遥控器一键断电。
6.建议不用天地飞遥控器。
7.仰望星空，脚踏实地，力争上游
欢迎批评指正