RTK 套件集群飞行

本章以三架配备 RTK 模组的无人机为例，介绍组网配置、RTK 定位检查和集群飞行操作。飞行前，请先完成 GNSS（RTK）套件单机飞行，并确认每架无人机均已通过系统测试和单机试飞。

实验环境：Windows 11 宿主机，VMware 17.5 Pro 虚拟机，Ubuntu 20.04 LTS。

配置联网模块

集群飞行需要所有无人机都连接到同一个局域网。 因此，需为各无人机的 Mlink-esp Wi-Fi 模块配置 IP 地址。

使用 Mlink-esp 调试器配置

说明：Mlink-esp 调试器可简化组网配置。未配备该调试器的 FanciSwarm™ 集群套件用户，可通过原购买渠道向幻思创新申请；申请通过后，将免费寄送。

先将 Mlink-esp Wi-Fi 模块连接至 Mlink-esp 调试器，再通过 USB 将调试器连接至电脑。具体步骤如下：

  1. 连接 Mlink-esp 调试器

将 Mlink-esp Wi-Fi 模块从 FanciSwarm™ 无人机上取下，按照下图所示，将 Mlink-esp Wi-Fi 模块与 Mlink-esp 调试器连接。 注意：请按图示方向连接，严禁反接。反接会烧毁设备。

图片

  1. 下载串口助手

下载串口助手并解压，在电脑上双击 sscom5.13.1.exe 文件。

  1. 打开串口助手并连接 Mlink-esp 调试器

打开上一步下载的串口助手软件，将 Mlink-esp 调试器与电脑连接。

  1. 设置串口助手

点击端口号下拉菜单，选择“......USB-SERIAL CH340”对应的端口，再按下一步说明输入 AT 指令，如下图所示。

图片

  1. 发送 AT 指令

在输入框中依次输入以下 AT 指令并发送： （1）重启模块。输入以下指令并发送：

AT+RST\r\n

（2）恢复出厂设置。输入以下指令并发送：

AT+RESTORE\r\n

（3）设置为 Station 模式（默认使用 AP 模式）。输入以下指令并发送：

AT+CWMODE_DEF=1\r\n

（4）设置要连接的路由器名称和密码。输入以下指令并发送： 注意：Wi-Fi 名称不能使用中文。 （例：AT+CWJAP_DEF="Fancinnov","Mcontroller"\r\n）

AT+CWJAP_DEF="WiFi名称","WiFi密码"\r\n

串口助手接收界面显示“WIFI CONNECTED”时，表示组网模块已连接路由器；显示“WIFI GOT IP”时，表示模块已获得 IP 地址。若未显示上述信息，请重新尝试连接。

（5）查询 IP 地址。输入以下指令并发送：

AT+CIFSR\r\n

上述指令成功发送后，串口助手接收界面会显示路由器分配到该组网模块的 IP 地址。

（6）设置固定的 IP 地址。输入以下指令并发送：

AT+CIPSTA_DEF="ip","网关","子网掩码"\r\n

固定 IP 地址、网关和子网掩码须与实际局域网配置一致。例如，若局域网网关为 192.168.0.254、子网掩码为 255.255.255.0，且 192.168.0.100 尚未被占用，可发送 AT+CIPSTA_DEF="192.168.0.100","192.168.0.254","255.255.255.0"。指令中的符号均使用英文半角字符。每架无人机须分配不同的 IP 地址，并避免与网关或其他设备冲突；静态地址应避开路由器的 DHCP 自动分配范围，或在路由器中设置地址保留。

（7）查询 IP 地址，确认设置是否成功。输入以下指令并发送：

AT+CIFSR\r\n

若串口助手返回的 IP 地址与上一步设置一致，表示配置成功。请记录该 IP 地址。

特别说明 （1）配合 App 使用时，先打开 App，将手机连接至目标路由器的 Wi-Fi，再点击首页右上方的数传连接按钮，在输入框中填写已配置的组网模块 IP 地址。

  1. 确认配置完成，并记录模块的 IP 地址。

导入 ROS 工程

集群飞行的配置流程与单机飞行相似，主要区别如下：

从 GitHub 获取源码（已完成此步骤时可跳过）

创建工作空间：

mkdir -p ~/ros_ws/src

拉取 fcu_core_v2 和 quadrotor_msgs： 项目 README

修改 launch 文件参数

    <node pkg="fcu_core" type="fcu_bridge_001" name="fcu_bridge_001" output="screen" >
        <remap from="~odometry_001" to="/vins_estimator/odometry"/>
        <remap from="~imu_global_001" to="imu_global_001"/>
        <remap from="~odom_global_001" to="odom_global_001"/>
        <remap from="~path_global_001" to="path_global_001"/>
        <remap from="~path_target_001" to="path_target_001"/>
        <remap from="~goal_001" to="/move_base_simple/goal"/>
        <remap from="~motion_001" to="motion_001"/>
        <remap from="~command" to="/fcu_command/command"/>
        <remap from="~mission_001" to="/fcu_mission/mission_001"/>
        <param name="DRONE_IP" value="192.168.0.201" type="string"/> <!-- 修改为对应无人机 Mlink 的 IP 地址 -->
        <param name="DRONE_PORT" value="333"/>
        <param name="USB_PORT" value="/dev/ttyACM0" type="string"/>
        <param name="BANDRATE" value="460800"/>
        <param name="channel" value="1"/>
        <param name="offboard" value="false" type="bool"/>
        <param name="use_uwb" value="false" type="bool"/>
        <param name="set_goal" value="false" type="bool"/>
        <param name="simple_target" value="true" type="bool"/>
        <param name="odom_init_x" value="0.0"/> <!-- FLU 坐标系 -->
        <param name="odom_init_y" value="0.0"/>
        <param name="odom_init_z" value="0.0"/>
    </node>
        <node pkg="fcu_core" type="fcu_bridge_002" name="fcu_bridge_002" output="screen" >
        <remap from="~odometry_002" to="odometry_002"/>
        <remap from="~imu_global_002" to="imu_global_002"/>
        <remap from="~odom_global_002" to="odom_global_002"/>
        <remap from="~path_global_002" to="path_global_002"/>
        <remap from="~path_target_002" to="path_target_002"/>
        <remap from="~motion_002" to="motion_002"/>
        <remap from="~command" to="/fcu_command/command"/>
        <remap from="~mission_002" to="/fcu_mission/mission_002"/>
        <param name="DRONE_IP" value="192.168.0.202" type="string"/> <!-- 修改为对应无人机 Mlink 的 IP 地址 -->
        <param name="DRONE_PORT" value="333"/>
        <param name="USB_PORT" value="/dev/ttyACM0" type="string"/>
        <param name="BANDRATE" value="460800"/>
        <param name="channel" value="1"/>
        <param name="offboard" value="false" type="bool"/>
        <param name="use_uwb" value="false" type="bool"/>
        <param name="set_goal" value="false" type="bool"/>
        <param name="simple_target" value="true" type="bool"/>
    </node>
    <node pkg="fcu_core" type="fcu_bridge_003" name="fcu_bridge_003" output="screen" >
        <remap from="~odometry_003" to="odometry_003"/>
        <remap from="~imu_global_003" to="imu_global_003"/>
        <remap from="~odom_global_003" to="odom_global_003"/>
        <remap from="~path_global_003" to="path_global_003"/>
        <remap from="~path_target_003" to="path_target_003"/>
        <remap from="~motion_003" to="motion_003"/>
        <remap from="~command" to="/fcu_command/command"/>
        <remap from="~mission_003" to="/fcu_mission/mission_003"/>
        <param name="DRONE_IP" value="192.168.0.203" type="string"/> <!-- 修改为对应无人机 Mlink 的 IP 地址 -->
        <param name="DRONE_PORT" value="333"/>
        <param name="USB_PORT" value="/dev/ttyACM0" type="string"/>
        <param name="BANDRATE" value="460800"/>
        <param name="channel" value="1"/>
        <param name="offboard" value="false" type="bool"/>
        <param name="use_uwb" value="false" type="bool"/>
        <param name="set_goal" value="false" type="bool"/>
        <param name="simple_target" value="true" type="bool"/>
    </node>

系统测试

测试必须在空旷的室外环境中进行。首次飞行须在技术支持工程师的指导下进行。

布置 RTK 基站

将 RTK 基站固定在空旷区域，离地高度约 1.5 m，并为基站通电。检查基站与各无人机 RTK 模组的指示灯状态：

RTK 基站状态 无人机 RTK 模组状态

**启动顺序：**按标签 ID 从大到小启动无人机；三机示例依次启动 3 号机、2 号机、1 号机。

测试期间应持续检查指示灯状态。状态异常时，需重新检查基站和各无人机的定位状态，确认正常后再进行后续操作。

核对无人机与通信节点

使用手机 App 逐一连接各无人机，核对机号与通信节点 001、002、003 的对应关系。各 Mlink 模块的 IP 地址须与 launch 文件中对应节点的 DRONE_IP 一致，且各机 IP 地址不得重复。

连接无人机

在虚拟机中进入 ros_ws 目录，打开终端并执行以下命令：

catkin_make
source ./devel/setup.bash

随后运行 ROS 程序：

roslaunch fcu_core fcu_core.launch

确认终端持续收到三架无人机的心跳包，并逐一检查各机的 sat（卫星数量）与 gnss（定位状态值）。无人机静止时，卫星数量应在 20 颗左右。每架无人机的 gnss 定位状态值均须达到 5，才允许解锁起飞。

GNSS 心跳与定位状态示例

核对坐标与轨迹

单机教程中的 GNSS 坐标系以无人机首次获得 GNSS 坐标的位置为原点；本节 RTK 集群以首次获取的 1 号机 GNSS 坐标所对应的位置为公共原点，各机均同步至该原点，坐标轴方向为“北、西、天”。飞行前须逐一核对各机实际使用的坐标原点、坐标轴方向、起飞位置及目标轨迹，确认每条轨迹均对应正确的无人机。各机获得 RTK 定位后，仍需完成上述坐标核对。

以下三机直线巡航示例使用上述公共坐标系。001、002、003 号无人机在该坐标系中的起飞位置分别为（0.0, 0.0）、（0.0, -1.5）、（0.0, -3.0）。加载航点前，须确认各机已完成原点同步，且显示位置与实际起飞位置一致。

gnss_lines.txt 航点记录文件：

文件头中的 DRONE_001 3 表示 001 号无人机有 3 个航点，后续各行依次为 X、Y、Z 和偏航角。位置单位为米，偏航角单位为度。DRONE_004 0 至 DRONE_006 0 表示对应无人机未设置航点。

DRONE_001 3
0.000000 0.000000 1.000000 0.000000
1.500000 0.000000 1.000000 0.000000
3.000000 0.000000 1.000000 0.000000

DRONE_002 3
0.000000 -1.500000 1.000000 0.000000
1.500000 -1.500000 1.000000 0.000000
3.000000 -1.500000 1.000000 0.000000

DRONE_003 3
0.000000 -3.000000 1.000000 0.000000
1.500000 -3.000000 1.000000 0.000000
3.000000 -3.000000 1.000000 0.000000

DRONE_004 0

DRONE_005 0

DRONE_006 0

在 RViz 中，分别手持三架无人机沿测试路径移动，检查各机的显示位置、运动方向及轨迹是否与实际运动一致。确认无误后，方可进行飞行测试。

飞行测试

集群飞行前，必须通过 ROS 对每架 FanciSwarm™ 无人机进行单机试飞。所有参与集群飞行的无人机均通过测试、确认运行正常后，方可执行集群飞行任务。

飞行前准备

在空旷的室外环境中，为无人机通电并通过虚拟机建立连接。确认终端收到心跳包，并检查其中的 GNSS 卫星数量和定位状态。无人机静止时，卫星数量应在 20 颗左右；未配备 RTK 基站时，定位状态值须达到 2；配备 RTK 基站时，须达到 5。满足上述要求后，方可解锁起飞。

遥控器设置

图片

熟悉 RViz 插件操作

飞行测试前，请先阅读 rviz_plugin 的使用，熟悉航点设置、轨迹执行及基础控制按钮。

确认无人机连接

**启动顺序：**按标签 ID 从大到小启动无人机；三机示例依次启动 3 号机、2 号机、1 号机。

确认系统测试中的 ROS 程序仍在运行，且无人机通信正常。若程序已退出，请在虚拟机中进入 ros_ws 目录，打开终端并执行以下命令；若程序已在运行，无需重复启动。

catkin_make
source ./devel/setup.bash

随后运行 ROS 程序：

roslaunch fcu_core fcu_core.launch

起飞前，请再次完成定位检查，确认所有参与飞行的无人机定位正常。

设置航点

将上方航点记录内容保存为 gnss_lines.txt，将 活动无人机数量 设为 3，点击 加载目标点 选择该文件。逐一检查三架无人机的航点列表，确认每机均有 3 个航点，坐标与经核对的实际坐标系一致。

图片

无人机解锁

图片

确认每架无人机 RTK 模组的蓝色指示灯常亮、绿色指示灯常亮，且终端显示的 GNSS 定位状态值均达到 5。

完成上述检查后，点击 RViz 插件中的 解锁 按钮。

图片

此时，Mcontroller 右侧的 LED 绿灯点亮，并响起启动提示音。FanciSwarm™ 无人机完成解锁。

起飞

确认三架无人机均已解锁后，点击 RViz 插件中的 起飞 按钮，并逐一确认各机起飞状态。

图片

此时，三架 FanciSwarm™ 无人机上升至 FanciSwarm App 中设置的起飞高度并悬停。

启用循环执行（可选）

如需重复执行轨迹，将 循环执行 开关设为 开，该设置同时作用于所有活动无人机；仅执行一次时，保持为 关。循环执行包含末航点返回首航点的过程，启用前须确认返程路径。

图片

执行轨迹

点击 RViz 插件中的 执行轨迹 按钮。

图片

点击一次 执行轨迹 后，三架活动无人机同时开始执行各自的航点任务。请逐一确认各机的航点执行状态和实际轨迹。启用循环执行时，还须核对最后一个航点返回首个航点的路径。

停止轨迹

点击 RViz 插件中的 停止轨迹 按钮。

图片

插件停止下发后续航点。已发送至无人机的航点无法撤回，因此该操作不保证无人机立即悬停。请观察无人机状态，确认当前目标点的执行情况。

降落

点击 RViz 插件中的 降落 按钮。

图片

此时，三架 FanciSwarm™ 无人机开始下降，随后着陆。

锁定无人机

确认三架无人机均已着陆后，点击 RViz 插件中的 锁定 按钮，并逐一确认各机锁定状态。

图片

此时，FanciSwarm™ 无人机的电调指示灯熄灭，同时，Mcontroller 右侧的 LED 绿灯熄灭、LED 红灯点亮。FanciSwarm™ 无人机完成锁定。

关闭无人机和 RTK 基站

FanciSwarm™ 无人机锁定后，如果不继续飞行，请及时关闭无人机和 RTK 基站，并断开电池连接，以减少电量消耗。

RTK 集群轨迹飞行流程完成。

返回教程目录 · 上一章：UWB 套件集群飞行 · 下一章：深度相机（VINS 定位）套件多机飞行