DJI ONBOARD SDK/DJI OSDK ROS—— 基礎控制功能 Joystick的使用

概述

使用OSDK/OSDK_ROS 的無人機飛行控制功能，能夠設置并獲取無人機各項基礎參數，控制無人機執行基礎飛行動作，通過Joystick 功能控制無人機執行復雜的飛行動作。

Joystick 功能

Joystick 是一個無人機綜合控制功能，使用Joystick 功能時，開發者根據實際的應用需要，通過調用Joystick 中的接口，同時設置無人機使用的坐標系、水平控制的模式、垂直控制的模式、yaw角度控制的模式和懸停模式，才能設計出滿足使用需求的無人機飛行控制邏輯。

1. 設置坐標系

機體坐標系
機體坐標系以無人機的重心為原點，無人機機頭前進的方向為X軸，機頭前進方向的右側為Y軸，Z軸與X軸、Y軸相互垂直交于重心且指向無人機下方（遵循“右手法則”）。在機體坐標下，無人機圍繞X軸、Y軸和Z軸旋轉時的飛行動作，可稱為橫滾（無人機僅繞X軸旋轉）、俯仰（無人機僅繞Y軸旋轉）和偏航（無人機僅繞Z軸旋轉）。

大地坐標系
大地坐標系也稱世界坐標系或當地水平坐標系，在該坐標系中，無人機指向地球正北的方向為X軸，正東的方向為Y軸，X軸與Y軸相互垂直，Z軸豎直指向無人機下方，在滿足“右手法則”的前提下，Z軸將根據無人機飛行的實際情況調節角度，因此該坐標系也稱為“北-東-地（N-E-D）坐標系”。

2. 設置水平控制模式

姿態角控制模式：在該模式下，水平方向的指令為無人機的姿態角。(在機體坐標系下，該角度為roll 和pitch)
速度控制模式：在該模式下，水平方向的指令為無人機的速度
位置控制模式：在該模式下，水平方向的指令為無人機的位置
角速度控制：在該模式下，水平方向的指令為無人機的旋轉角速度

說明： 當位置指令的模不為0時，無人機會以指定的速度向前飛行，否則，無人機將懸停在指定的位置。

3.設置垂直控制模式

速度控制模式：控制無人機垂直方向的速度
位置控制模式：控制無人機垂直方向的位置，該位置為相對于起飛點的絕對位置
油門控制模式：控制無人機的油門

4. 設置yaw角度控制模式

角度控制模式：在該模式下，yaw方向旋轉的指令為yaw 的角度
角速率控制模式：在該模式下，yaw方向旋轉的指令為yaw 的角速率

5. 設置無人機懸停模式

僅在水平控制模式中的速度控制模式下，開發者可以設置無人機的懸停模式：

開啟穩定模式：開啟穩定模式后，無人機將在指定的位置上懸停
關閉穩定模式：關閉穩定模式后，無人機將按照速度命令飛行，當無人機的前進速度為0時候，無人機可能會隨風飄動

使用Joystick飛行控制功能

使用Joystick 功能需要先設置Joystick 的模式和對應的控制指令，再執行Joystick 指令，實現對無人機的控制。 如下代碼以在dji_osdk_ros例子中，使用Joystick 功能控制無人機。

設置joystick的模式 1：

void velocityAndYawRateCtrl(const JoystickCommand &offsetDesired, uint32_t timeMs)
{double originTime  = 0;double currentTime = 0;uint64_t elapsedTimeInMs = 0;SetJoystickMode joystickMode;JoystickAction joystickAction;joystickMode.request.horizontal_mode = joystickMode.request.HORIZONTAL_VELOCITY;joystickMode.request.vertical_mode = joystickMode.request.VERTICAL_VELOCITY;joystickMode.request.yaw_mode = joystickMode.request.YAW_RATE;joystickMode.request.horizontal_coordinate = joystickMode.request.HORIZONTAL_GROUND;joystickMode.request.stable_mode = joystickMode.request.STABLE_ENABLE;set_joystick_mode_client.call(joystickMode);joystickAction.request.joystickCommand.x = offsetDesired.x;joystickAction.request.joystickCommand.y = offsetDesired.y;joystickAction.request.joystickCommand.z = offsetDesired.z;joystickAction.request.joystickCommand.yaw = offsetDesired.yaw;originTime  = ros::Time::now().toSec();currentTime = originTime;elapsedTimeInMs = (currentTime - originTime)*1000;while(elapsedTimeInMs <= timeMs){currentTime = ros::Time::now().toSec();elapsedTimeInMs = (currentTime - originTime) * 1000;joystick_action_client.call(joystickAction);}
}

設置水平控制模式：

joystickMode.request.horizontal_mode = joystickMode.request.HORIZONTAL_VELOCITY;

設置水平控制模式：

 joystickMode.request.vertical_mode = joystickMode.request.VERTICAL_VELOCITY;

設置yaw角度控制模式：

joystickMode.request.yaw_mode = joystickMode.request.YAW_RATE;

設置yaw角度控制模式：

joystickMode.request.horizontal_coordinate = joystickMode.request.HORIZONTAL_GROUND;

設置坐標系：

  joystickMode.request.horizontal_coordinate = joystickMode.request.HORIZONTAL_GROUND;

設置無人機懸停模式：

joystickMode.request.stable_mode = joystickMode.request.STABLE_ENABLE;

通過參考JoystickMode所有參數可以獲得所有備選參數。

設置joystick的模式2 ：

bool moveByPosOffset(FlightTaskControl& task,const JoystickCommand &offsetDesired,float posThresholdInM,float yawThresholdInDeg)
{task.request.task = FlightTaskControl::Request::TASK_POSITION_AND_YAW_CONTROL;task.request.joystickCommand.x = offsetDesired.x;task.request.joystickCommand.y = offsetDesired.y;task.request.joystickCommand.z = offsetDesired.z;task.request.joystickCommand.yaw = offsetDesired.yaw;task.request.posThresholdInM   = posThresholdInM;task.request.yawThresholdInDeg = yawThresholdInDeg;task_control_client.call(task);return task.response.result;
}

使用常用的設置模式：

task.request.task = FlightTaskControl::Request::TASK_POSITION_AND_YAW_CONTROL;

這是一種快捷的設置方式，具體請參考JoystickMode相關

問題：

如何利用joystickMode功能，擴展出更強大和靈活的無人機飛行控制功能 ？ 例如：如何實現控制無人機運動速度（包括運動方向）的同時也能控制其運動位移和方位角 ？
期待你的見解…

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JoystickMode常用模式