4. 飞控与传感器基础
终于到了真正飞起来的这一刻。说实话，每次带学生做首次飞行测试，我都会想起自己当年第一次推油门时手抖的样子。别紧张，只要按流程走，ArduPilot 其实比你想象中要可靠得多。
这一节，我们重点解决三个问题：用什么模式飞、飞之前检查什么、飞完怎么看数据。把这三件事做扎实，你的无人机才算真正入了门。
4.1 核心飞行模式：从 Stabilize 到 Auto
ArduPilot 有几十种飞行模式，但新手阶段你只需要掌握五个。我习惯把它们分成两类：手动模式和自动模式。
| 模式 | 类型 | 核心行为 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| Stabilize | 手动 | 自稳姿态，无位置保持 | 起飞、降落、基础操控练习 |
| AltHold | 手动 | 锁定高度，水平需操控 | 悬停练习、高度控制训练 |
| Loiter | 自动 | 锁定位置+高度 | 定点悬停、航线等待、安全兜底 |
| Auto | 自动 | 执行预设任务航线 | 自主任务飞行 |
| RTL | 自动 | 自动返航并降落 | 紧急回收、任务结束 |
Stabilize 模式——你的第一把油门
这是最基础的增稳模式。飞控会帮你把飞机姿态拉平，但不会管位置和高度。你推油门它就上升，松油门它就下降，摇杆回中它就水平停住。
我个人建议：首次起飞一定用 Stabilize。为什么？因为它的响应最直接，你能立刻感受到飞控在帮你做什么。我在项目里见过有人一上来就切 Loiter，结果 GPS 信号不好，飞机直接飘走——那场面，嗯，不太好看。
AltHold 模式——解放你的油门
切到 AltHold 后，飞控会通过气压计和加速度计锁定当前高度。你只需要管前后左右，油门不用再操心。这个模式最大的价值是让你专注练习水平操控。
有个坑我必须提一下：气压计受气流影响很大。如果你在强风天或者靠近地面有涡流的地方切 AltHold，高度可能会上下漂个一两米。这不是飞控坏了，是物理限制。
Loiter 模式——真正的「放手飞」
Loiter 是 GPS 参与控制后的第一个重要模式。飞控不仅锁高度，还锁经纬度。你松开摇杆，飞机就悬停在原地，像钉在空中一样。
我曾经在测试一个测绘任务时，中途需要换电池。切 Loiter，飞机稳稳停在 10 米高度，我花了五分钟换完电池再切回 Auto——任务继续执行，完全没掉链子。
重要原则：Loiter 的精度取决于 GPS 质量。HDOP（水平精度因子）小于 1.5 时，Loiter 才能稳定在 1 米以内。如果 HDOP 大于 2.0，建议不要依赖 Loiter 做精细悬停。
Auto 模式——任务规划的核心
Auto 模式就是让飞机按照你在 Mission Planner 里画好的航线飞。起飞、巡航、拍照、降落，全自动完成。这个模式是整门课的核心，但我们今天只做一件事：确认它能正确执行。
首次测试 Auto 时，我建议航线不要超过 3 个航点，高度设在 15-20 米，速度 5m/s。飞完一圈就切回 Loiter 或 RTL。别一上来就搞 50 个航点的测绘任务——我见过有人这么干，结果第三个航点就撞树了。
RTL 模式——最后的保险
RTL 是 Return To Launch 的缩写。一旦触发，飞机会先爬升到预设的 RTL 高度，然后直线飞回起飞点，最后自动降落。
这个模式是你最可靠的退路。我个人的习惯是：每次飞行前，确保遥控器上有一个物理开关直接映射到 RTL。不要依赖菜单切换，紧急情况下你根本没时间翻屏幕。
⚠️ 重要提醒：RTL 依赖 GPS。如果起飞时 GPS 没有锁定（少于 6 颗星），RTL 不会生效。所以每次起飞前，请确认 Mission Planner 右上角的卫星数 ≥ 10，HDOP ≤ 1.5。
4.2 安全飞行检查清单
我见过太多炸机案例，90% 都可以通过一份简单的检查清单避免。下面这份清单是我自己用了五年的版本，每次飞行前逐项过一遍，不跳项。
起飞前检查（地面阶段）
- 结构检查：机臂无裂纹、螺旋桨无缺口、螺丝无松动。用手轻轻掰一下每个电机座，确认不晃动。
- 电池检查：电压 ≥ 3.7V/片（4S 电池就是 14.8V），电芯温差 ≤ 2°C。插头插紧，绑带扎牢。
- GPS 状态：Mission Planner 状态栏显示卫星数 ≥ 10，HDOP ≤ 1.5。3D Fix 图标亮起。
- 罗盘校准：磁偏角正确，罗盘健康度显示绿色。如果刚换过场地，建议重新校准一次。
- 遥控器对频：摇动摇杆，Mission Planner 的 RC 输入通道数值正常变化。确认模式切换开关映射正确。
- 安全开关：ArduPilot 的安全开关（如果有）必须按下解锁。解锁后飞控 LED 变为蓝色常亮或双闪。
- 紧急预案：确认 RTL 开关位置，确认遥控器失控保护设置为「RTL 或降落」。
起飞后检查（空中阶段）
- 悬停测试：在 2-3 米高度悬停 10 秒，观察飞机是否平稳、有无异常抖动或偏航。
- 模式切换测试：依次切换 Stabilize → AltHold → Loiter，每个模式停留 5 秒，确认行为符合预期。
- 油门响应：快速推拉油门一次，确认飞机能迅速响应且不出现掉高或窜高。
- RTL 触发测试：在 10 米高度切 RTL，确认飞机先爬升到预设高度，然后直线返航并降落。
💡 我的习惯：我会在 Mission Planner 的「飞行数据」页面打开「状态」面板，实时监控 GPS 星数、电池电压和 CPU 负载。这三个参数只要有一个异常，我立刻切 RTL 降落。
4.3 手动飞行测试：从悬停到航线
理论说完了，我们来实操。下面是一个标准的手动飞行测试流程，你可以在空旷的操场或草地上完成。
第一步：Stabilize 模式起飞
解锁后缓慢推油门，让飞机离地 1 米。保持摇杆回中，观察飞机是否水平。如果有明显倾斜，降落检查重心和水平校准。
第二步：AltHold 悬停练习
在 3 米高度切 AltHold，松开油门。飞机应该停在当前高度。前后左右打杆，感受水平移动的响应速度。我建议你在这个模式飞 3-5 分钟，直到你习惯「不用管油门」的感觉。
第三步：Loiter 定点悬停
切 Loiter，松开所有摇杆。飞机应该停在原地。用手轻轻推一下飞机（注意安全），感受飞控的反推修正。如果飞机开始漂移，说明 GPS 精度不够或罗盘需要校准。
第四步：简单航线飞行
在 Mission Planner 里画一个矩形航线，4 个航点，高度 15 米，速度 5m/s。上传后切 Auto，观察飞机是否按顺序飞过每个航点。飞完一圈后切 RTL 降落。
⚠️ 安全底线：手动飞行测试全程，你的右手拇指应该始终放在 RTL 开关上。一旦出现任何异常——飞机失控、GPS 丢失、电池电压骤降——立刻切 RTL。不要犹豫，不要尝试手动救机。
4.4 日志分析基础：第一次看 log 该看什么
飞完回来，别急着收工。日志（log）才是你真正学到东西的地方。ArduPilot 每次飞行都会自动记录几百个参数，但新手不需要全看。我教你一个「三看」法。
一看：模式切换时间线
打开 Mission Planner 的「日志分析」页面，加载 .bin 文件。在 MODE 通道上，你能看到整个飞行过程中模式切换的时间点。确认你的每次切换都正确记录，没有意外跳变。
二看：GPS 质量曲线
找到 GPS 相关的参数：GPS_NSats（卫星数）和 GPS_HDOP（水平精度）。看整个飞行过程中这两个值是否稳定。如果 HDOP 突然跳升到 2.0 以上，说明那个时间段 GPS 信号不好，Loiter 或 Auto 模式可能会出现位置漂移。
三看：振动水平
找到 IMU_AccX、IMU_AccY、IMU_AccZ 三个参数。在悬停阶段，这三个值的波动范围应该在 ±3 m/s² 以内。如果超过 ±5 m/s²，说明你的飞机振动过大，需要检查螺旋桨平衡或电机安装。
一个实用的技巧：在日志里找到 CTUN_ThrOut（油门输出百分比）。悬停时这个值应该在 40%-60% 之间。如果超过 70%，说明飞机太重或电池电压太低；如果低于 30%，说明动力过剩或重心偏前。这个参数是调参的重要参考。
4.5 本章知识体系
下面这张图总结了首次飞行测试的核心逻辑。你可以把它当作每次飞行前的「脑内地图」。
这张图把本章内容串成了一条线：先理解模式 → 再做好检查 → 然后动手飞 → 最后看日志。四个环节缺一不可。我见过太多人跳过安全检查直接飞，或者飞完不看日志——结果下次飞还是同样的毛病，炸机只是时间问题。
好了，这一节的内容就到这里。拿起你的遥控器，找个好天气，按流程飞一次。相信我，当你看到飞机稳稳悬停在 Loiter 模式下，那种成就感是模拟器给不了的。