【Tello无人机】实物轨迹跟踪控制

上一篇阐述了Tello无人机仿真实验室中飞行控制系统的应用情况。本篇文章将深入探讨Tello无人机在物理系统中的轨迹跟踪技术，并实现实物无人机的速度自动控制目标。本文研究的无人机型号为Tello TT系列，在设计过程中特别注重其稳定性和操控性。其中飞行器部分配备了视觉定位系统，并集成飞控系统以实现稳定悬停和持续飞行能力的提升。该设备不仅能够提供实时高清画面显示功能，并且支持拍照、录像、弹跳等实用功能以及一键启动飞行模式的操作体验。此外,Tello相机模块能够拍摄高达500万像素的照片并输出720分辨率的高清视频内容, 最大连续飞行时长约为13分钟, 通过Wi-Fi-UDP协议实现了与设备间的高效通信连接, 从而让用户可以通过简单的文本指令完成对飞行器的各项操作控制

无人机控制指令
在本项目中采用库文件DJITelloPy作为大疆Telope无人机的Python接口工具包，在项目的开发过程中参考官方发布的Tello SDK文档及其教育版TELU SDK文档（Tello SDK 和 [TELU EDU SDK](https://dl-cdn.ryzerobotics.com/downloads/Telope/Telope SDK%2　　该项目中所使用的该库功能强大且灵活多样的特点使其成为实现无人机控制的核心组件之一其主要功能包括：能够执行所有Telo指令接收并解析状态更新包实现多台无人机同步操作并支持Python 3.6及以上的版本运行环境

使用pip安装

    pip install djitellopy -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/

该控制系统用于控制无人速度。
所使用的接口是send_rc_control(left_right_velocity, forward_backward_velocity, up_down_velocity, yaw_velocity)。

光学定位系统
OptiTrack是一种先进的被动红外光学定位系统，在高精度应用中表现卓越。该系统具备实时追踪能力，并能精确识别场地内物体的亚像素级别位置信息。通过中央处理单元整合各摄像头网络并执行数据计算任务，在被追踪目标表面固定具有高反光率的标记点作为追踪依据。这些标记点被安装在Tello设备上用于实现精准追踪（见图）。

使用Motive软件，根据定位点的位置，构造刚体，如下图所示

在project视图中查看刚体位姿信息时，请注意观察无人机坐标x,y,z及其欧拉角 pitch,yaw,roll。

在Data Streaming视图中，请启动局域网数据广播服务，并用于实现数据传输功能时，请确保填写本地计算机的IP地址以及接收端计算机的IP地址。

通过测试发现，在Tello设备运行于路由模式时（即使用速度控制指令进行通信操作），传输延迟较大（即达不到实验预期的效果），因此转而采用直连模式开展实验。然而，在直连模式下（即用于发送控制指令的计算机需要与Tello设备建立无线连接），由于缺乏必要的位置信息反馈（即导致无法获取定位系统的数据信息），必须引入另一台计算机完成数据中转功能。其数据传输流程图如下图所示。

Tello无人机

Tello无人机