故障保护功能

飞机具有有限的故障保护功能，设计用于执行四个 事情：

  1. 检测 RC 故障安全条件，然后启动定义的响应，例如返回主页。RC 故障保护的检测要么是 RC 信号的完全丢失或损坏，要么是接收器在其数据流中为支持它的协议（SBUS 等）设置了 FS 位，要么是节流通道 PWM 值低于 THR_FS_VALUE 设置的某个点。必须通过设置 THR_FAILSAFE = 1 来启用此 RC 故障保护。

  2. （可选）检测遥测丢失（GCS 故障保护）并采取可编程操作，例如切换到返回启动 （RTL） 模式。

上述任一阶段都有两个阶段：短故障保护，在RC或遥测丢失后发生可编程时间，允许选择性地盘旋以尝试恢复信号，如果丢失持续更长时间，则长故障保护，确定要采取的长期措施。

  1. 检测 GPS 丢失超过 20 秒并切换到航位推算模式，直到重新获得 GPS 信号。有关演示，请参阅 https://youtu.be/0VMx2u8MlUU。

  2. （可选）检测低电池电量状况（低电压/剩余容量）并启动可编程响应，例如返回家中。ArduPilot在多个电池上支持此功能。

以下是故障保护不会执行的操作：

  • 检测一个或多个单独的 RC 通道是否出现故障或断开连接

  • 检测您是否飞得太远或即将着地

  • 检测自动导航仪硬件故障，例如低功耗掉电或空中重启

  • 检测平面软件是否无法正常运行

  • 检测飞机的其他问题，例如电机故障

  • 否则，阻止您犯设置或飞行错误

注意

有关扩展的故障保护配置，请参阅高级故障保护配置。

遥控故障保护

无线电信号故障

如果接收到的信号丢失或控制信息损坏，或者接收器在具有此功能的协议（如 Sbus、FPort 等）中设置其“故障保护位”，则会发生 RC 故障安全情况，如果THR_FAILSAFE参数为 1，则将采取下面 RC 故障安全操作部分中描述的操作。

注意

通过设置RC_OPTIONS位 2，您可以强制 ArduPilot 忽略协议中的“故障保护”位，并且仅由于控制信息丢失或损坏而启动 RC 故障保护。

油门故障保护

此外，如果油门信号低于 THR_FS_VALUE 设置的阈值并且THR_FAILSAFE = 1，则将输入 RC 故障保护条件，将发送地面控制站文本消息（“油门故障安全打开”）（以区别于无线电信号故障故障保护），并将采取以下 RC 故障安全操作部分中描述的操作。

油门故障安全设置

注意

不需要油门故障保护。如果您希望获得针对 RC 信号丢失的故障安全保护，但不设置油门信号控制的故障保护，请将THR_FS_VALUE设置为低于可从接收器发送到自动驾驶仪的最低 RC 油门信号。

为了激活油门故障保护，自动驾驶仪接收到的油门信号必须低于THR_FS_VALUE。设置完成后，飞行员可以控制这，以有意启动油门故障保护（用于测试，或代替在飞行模式开关上设置 RTL 位置），或者让接收器本身在失去 RC 信号时发送该值。

注意

不建议让接收器在信号丢失时发送预设的故障保护节气门值，如果在 QuadPlane 中设置了电池电量故障保护，可能会导致问题。将接收器设置为发送“无脉冲”是更可取的。但是，一些非常旧的接收器只会在故障安全中发送较低的油门水平，请参阅下面的旧接收器部分。

系统必须设置为油门通道的信号可以低于 THR_FS_VALUE（默认值为 950），但仍高于该信号，以便正常的低油门杆操作。在执行 RC 校准设置步骤以确定节气门通道和其他通道的正常工作范围之前，请确保发射器上的低油门杆位置高于 THR_FS_VALUE。这可以通过多种方式完成：

  • 当您执行 RC 校准设置步骤时，更改油门通道的微调卡舌，以将其信号调整为在低油门杆下高于 THR_FS_VALUE 40-50us。这将是正常的操作位置。降低修剪卡舌并将THR_FS_VALUE设置为该值允许在低修剪时启动故障保护。

  • 设置一个发射机开关，您将使用该开关强制故障保护，使其在激活时强制节流通道信号（使用混音）低于THR_FS_VALUE，否则允许正常运行。

RC 故障安全操作

  • 当进入RC故障保护时，所有RC输入（油门故障保护情况下的油门除外）都将被忽略，因为自动驾驶仪采取其故障保护操作。

  • 首先，当自动驾驶仪检测到RC故障保护超过FS_SHORT_TIMEOUT秒时，它将进入短路故障保护。

  • 如果您的地面控制站 （GCS） 或 OSD 的消息面板已启用，则其消息面板处于活动状态，并且自动驾驶仪将采取FS_SHORT_ACTN（如果已启用）。默认值为 CIRCLE 模式。这是为了可能允许车辆改变的方向重新获取信号，但可以分配其他动作。请参阅下面的FS_SHORT_ACTN参数，了解每种模式如何响应所选操作值。

  • 如果消除导致短路故障保护的条件，车辆将返回上一个模式，并显示一条消息，指出短路故障保护已清除。如果是油门故障保护导致 RC 故障保护，并且油门增加以退出，则将发送一条附加消息，指出油门故障保护已关闭。

  • 如果导致短故障保护的条件持续超过 FS_LONG_TIMEOUT 秒，则自动驾驶仪将进入长故障保护状态，请向 GCS 发送一条消息，说明已输入该消息，并执行FS_LONG_ACTN操作（如果已启用）。要执行的长故障安全操作的默认设置是 RTL（返回启动）。请参阅下面的FS_LONG_ACTN参数，了解每种模式如何响应所选操作值。

  • 如果稍后退出 RC 故障保护条件，将显示一条消息，指出长故障保护已清除，但飞行模式不会恢复。如果是油门故障保护导致 RC 故障保护，并且油门增加以退出，则将发送一条附加消息，指出油门故障保护已关闭。

注意

即使重新获取RC信号，如果飞行模式与故障安全操作开始之前相同，FS_LONG_ACTN设置的操作也将继续。重新获取RC信号后，可以通过FLTMODE_CH上的模式更改退出FS_LONG_ACTN。如果在故障保护期间更改了RC发射器上的模式，则在RC信号恢复后进入此更改模式。此外，其他故障保护，如电池故障保护，如果它们随后发生RC信号丢失，也可以改变模式。

台架测试 RC 故障安全

  1. 打开系统电源并验证您是否在任务规划器设置>强制硬件>无线电校准选项卡和非自动模式下看到RC控制（手动，稳定，FBW正常）。检查怠速的正常油门运动是否不会触发故障安全，并观察到正常的控制杆运动。

  2. 切换到任务规划器的“数据视图”选项卡。关闭发射机。FS_SHORT_TIMEOUT 秒后，如果启用，您应该会看到飞行模式切换到FS_SHORT_ACTN。FS_LONG_TIMEOUT秒后，如果启用，飞行模式应切换到FS_LONG_ACTN。重新打开发射器并更改飞行模式。长故障安全飞行模式应更改为所选模式。

  3. 如果设置了油门故障保护（即通过配平卡舌或变送器开关）。通过激活它并观察发生短故障和长故障保护来检查它是否正常运行。

如果观察到此行为，则您的 RC 故障保护功能已正确设置。如果没有，请重新检查上述参数是否已正确设置。

较旧的接收器

一些非常旧的RC接收器不能设置为在丢失RC信号时发送“无脉冲”，而只需将ROLL/PITCH/YAW RC通道保持在最后一个值并将油门通道设置为其最小PWM值（低油门）。对于这些，设置 RC 故障保护的唯一方法是将THR_FS_VALUE设置为略高于该值，并使用发射器修剪选项卡将空闲摇杆值提高 40-50us 高于正常运行的值。

注意

请务必在设置故障保护和油门范围后进行 ESC 校准。

变送器教程：

斯佩克特鲁姆设置

GCS 故障安全

它是如何工作的。在GCS上使用遥测技术飞行时， 自动驾驶仪可以编程为在发生故障时触发到故障安全模式 遥测。如果自动驾驶仪停止接收 MAVlink （遥测协议）检测信号消息。FS_LONG_ACTN仅适用于长节气门故障保护的情况。请参阅下面的FS_LONG_ACTN参数，了解每种模式如何响应所选操作值。

设置。

  1. 将FS_GCS_ENABL设置为 1 以启用它。

  2. 通过遥测连接到任务规划器。在底部验证 您在非自动模式下“飞行”的HUD右上角 （手动，稳定，FBW都可以）。

  3. 拔下其中一个遥测无线电。几分钟后关闭电源 您的自动驾驶仪。（请记住，自动驾驶仪不会完全进入故障保护状态 直到 MAVLink 处于非活动状态的 FS_LONG_TIMEOUT 秒过去）。

  4. 将您的自动驾驶仪连接到任务规划器并提取日志。 在日志上验证自动驾驶仪是否在 MAVLink 处于非活动状态 FS_LONG_TIMEOUT 秒后进入 RTL。

配置超出 RC 范围的地面控制站控制

如果遥测范围超过RC发射器范围，则可能需要防止RC信号丢失引发故障保护。然后，依靠上述GCS故障安全来提供故障保护。为了防止RC系统干扰GCS操作，设置THR_FAILSAFE = 2。这可以防止采取RC故障保护操作，但仍会检测故障保护条件并忽略RC输入，从而防止可能对车辆的地面控制站控制造成干扰。通过RC系统的控制一旦回到其范围，就可以恢复。

在 RC 故障保护中配置有效的 RC 输出

通常，RC 通道在 RC 故障保护中被忽略（节流通道除外，但仅用于故障安全检测退出）。有时，在RC故障保护的情况下，需要允许使用预设的信号损耗值（对于能够这样做的接收器）。例如，在RC故障保护中，可能需要通过RC直通激活降落伞或其他控制（请参阅辅助功能）。对于具有此功能且使用 FS 数据位的接收器，将位 2 设置为 RC_OPTIONS “1” 可以实现此目的。在这种情况下，FS 位将被忽略。当RC信号丢失时，接收器将转到其预设的通道输出值，但ArduPilot不会采取故障安全操作，因为接收器仍在ArduPilot可以检测到的范围内输出有效数据。固定的RC通道值将由ArduPilot正常处理。

注意

在此设置中，通常需要确保飞行模式通道将在接收器丢失 RC 信号时强制 RTL 或 AUTO 任务返回飞行器，因为不会采取故障安全措施，否则。横滚、俯仰、偏航和油门的飞行控制通道的值也需要适当设置（通常是空档位置）。

警告

由于自动驾驶仪无法知道在此配置中RC链路是否丢失，因此可能会陷入危险情况，尤其是使用QuadPlanes。例如，电池电量不足且距离较远，并且电池故障保护处于活动状态，并尝试 VTOL 着陆以防止崩溃。当它超出RC范围时，它将切换到接收器中设置的RC故障保护模式，并尝试执行该模式，取消电池故障保护操作，最终导致崩溃。

电池故障保护

注意

这种故障保护要求车辆有一个工作的电源模块。

注意

ArduPilot 最多支持 10 个电池/电源监视器。以下所有讨论也适用于这些可选电池。每个都可以触发故障保护，并且每个都可以有不同的操作和设置值。此外，一组电池可以视为单个单元，请参见= 10。BATTx_MONITOR

注意

电池低故障保护电压必须高于电池关键故障保护电压，否则会发生预布臂错误。

何时触发故障保护

如果启用并正确设置，如果主电池的

  • 电压降至低于BATT_LOW_VOLT参数（或旧版本中为 FS_BATT_VOLTAGE）中保持的电压超过 10 秒。如果设置为零（平面默认值），则基于电压的触发将被禁用。

  • 剩余容量低于BATT_LOW_MAH参数（或旧版本中FS_BATT_MAH）电池满容量的20%是一个不错的选择（即“1000”对于5000mAh电池）。如果设置为零，则基于容量的触发器将被禁用（即仅使用电压）

将会发生什么

触发故障保护时：

  • 蜂鸣器将播放响亮的低电量警报

  • 指示灯将闪烁黄色

  • 地面站的HUD上将显示一条警告消息（如果连接了遥测）

  • BATT_FS_LOW_ACT将被执行

两级电池故障保护

Plane 3.9（及更高版本）包括一个两层电池故障保护。这允许在电池电压或剩余容量低于更低的阈值时设置后续操作。

高级电池故障保护设置

  • BATT_FS_VOLTSRC允许配置是使用原电池电压还是暂降校正电压

  • BATT_LOW_TIMER可以配置电压必须低于阈值多长时间才能触发故障保护

  • BATTx_可以设置参数以触发其他电池上的故障保护

电池故障保护操作

以下是可对电池故障保护采取的操作的说明：

价值

行动

描述

0

没有

除了警告之外什么都不做

1

劳教

切换到 RTL 模式

2

土地

切换到自动模式并执行最近的DO_LAND序列（如果在执行任务）

3

终止

缴械

4

秦兰

如果是四平面，请切换到QLAND模式，否则不执行任何操作

5

降落伞

触发降落伞（仅限关键动作）

6

LOITER_TO_QLAND

如果是四平面，请切换到LOITER_TO_QLAND模式， 否则什么都不做

故障安全参数及其含义

短故障保护动作 （FS_SHORT_ACTN )

对短（FS_SHORT_TIMEOUT 秒）RC 故障安全事件执行的操作。

在以下模式下，不会对短故障安全执行任何操作：

  • 圈

  • 劳教

  • 起飞

  • QRTL

  • 秦兰

  • 徘徊到阿尔特和昆兰

FS_SHORT_ACTN = 3 禁用在任何模式下执行操作

注意

如果在 AUTO 的自动着陆中，它将始终继续着陆

在 QuadPlane 中，默认情况下，短故障保护将强制 QLAND，如果设置了Q_OPTIONS的第 20 位，则强制 RTL，如果设置了Q_OPTIONS的第 5 位，则强制使用 QRTL（如果从以下模式输入）：

  • Q稳定

  • QHOVER

  • 克洛伊特

  • 卡克罗

  • QAUTOTUNE

否则：

FS_SHORT_ACTN

模式

采取的行动

0 - 如果

自动或圆形

手动

圆圈，除非

紧急着陆 交换机处于活动状态， 然后是FBWA

阿克罗

稳定

FBWA

FBWB

巡航

自动调谐

训练

游荡

无变化

自动

烫的

AVOID_ADSB

引导

FS_SHORT_ACTN

模式

采取的行动

1 圆

手动

圆圈，除非

紧急着陆 交换机处于活动状态， 然后是FBWA

阿克罗

稳定

FBWA

FBWB

巡航

自动调谐

训练

游荡

圈

自动

烫的

AVOID_ADSB

引导

FS_SHORT_ACTN

模式

采取的行动

2 -滑翔

或 4 - FBWB（替代保持）

手动

滑翔/FBWB，除非

紧急着陆 交换机处于活动状态， 然后滑翔

阿克罗

稳定

FBWA

FBWB

巡航

自动调谐

训练

游荡

GLIDE/FBWB

自动

烫的

AVOID_ADSB

引导

长故障保护动作 （FS_LONG_ACTN )

对长（FS_LONG_TIMEOUT 秒）RC 故障安全事件执行的操作。FS_LONG_TIMEOUT的设置时间应超过 FS_SHORT_TIMEOUT。

在以下模式下，不会对长故障保护执行任何操作：

  • 劳教

  • 起飞

  • QRTL

  • 秦兰

  • 徘徊到阿尔特和昆兰

在 QuadPlane 中，如果从以下模式输入，则长故障安全将默认强制 QLAND，如果设置了Q_OPTIONS的第 20 位，则强制 RTL，如果设置了Q_OPTIONS的第 5 位，则强制使用 QRTL：

  • Q稳定

  • QHOVER

  • 克洛伊特

  • 卡克罗

  • QAUTOTUNE

否则：

FS_LONG_ACTN

模式

采取的行动

0 - 如果

自动或 RTL

手动

劳教，除非

紧急着陆 交换机处于活动状态， 然后滑翔

阿克罗

稳定

FBWA

FBWB

巡航

自动调谐

训练

游荡

烫的

圈

自动

无变化

AVOID_ADSB

引导

FS_LONG_ACTN

模式

采取的行动

1 - 劳教

手动

劳教，除非

紧急着陆 交换机处于活动状态， 然后滑翔

阿克罗

稳定

FBWA

FBWB

巡航

自动调谐

训练

游荡

烫的

圈

自动

劳教

AVOID_ADSB

引导

FS_LONG_ACTN

模式

采取的行动

2 - 滑翔或

4- 自动或 3- 降落伞

手动

滑翔，自动或降落伞

除非紧急情况 着陆开关是 活跃，然后滑行

阿克罗

稳定

FBWA

FBWB

巡航

自动调谐

训练

游荡

烫的

圈

自动

滑翔，自动或降落伞

AVOID_ADSB

引导

GCS 故障安全使能 （FS_GCS_ENABL )

启用地面控制站遥测故障保护。故障保护将触发 在 FS_LONG_TIMEOUT 秒后没有 MAVLink 检测信号或 RC 覆盖消息。

警告

启用此选项可使您的飞机进入故障安全模式并在与地面站失去联系时在地面上运行电机。虽然代码试图在进入此故障保护之前验证飞机确实在飞行而不是在地面上，但如果在电动飞机上启用此选项，则更安全，使用单独的电机布防开关或在任何地面测试中卸下螺旋桨，如果可能的话。

有三种可能的启用设置。看到 FS_GCS_ENABL 比 1 意味着当飞机未收到 MAVLink 心跳消息时，将触发 GCS 故障保护。将 FS_GCS_ENABL 设置为 2 意味着 GCS 故障保护将在心跳消息丢失或来自启用 MAVLink 的遥测无线电的RADIO_STATUS消息时触发，指示地面站未从飞机接收状态更新，这由 RADIO_STATUS.remrssi 字段为零表示（如果由于地面站和飞机无线电上的不对称噪声而具有单向链路，则可能会发生这种情况）。将FS_GCS_ENABL设置为 3 意味着 GCS 故障保护将由心跳触发（如选项一），但仅在自动模式下。警告：启用此选项可能会使您的飞机进入故障安全模式并在地面上运行电机，因为它与您的地面站失去联系。如果在电动飞机上启用了此选项，则应启用ARMING_REQUIRE。

价值意义

0

禁用

1

心跳

2

心跳和雷姆西

3

心跳和自动

日志或 GCS 中的故障安全诊断

GCS 通常会显示文本，指示遇到的故障保护类型，例如“故障安全短路事件开启：类型=1/原因=3”。类型和原因可以使用下表确定：

类型意义

0

没有

1

短故障保护

2

长故障保护

3

GCS 故障安全

原因意义

0

未知

1

遥控命令

2

GCS 命令

3

无线电故障保护

4

电池故障保护

5

GCS 故障安全

6

EKF 故障安全

7

全球定位系统故障

10

围栏被破坏

11

地形

19

崩溃

25+

一般非特异性

独立看门狗

有关详细信息，请参阅独立监管机构。

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