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10 分钟

这份教程将从一个全新的树莓派开始，涵盖所有必要的步骤，确保你或其他任何人都能一次性成功搭建这套系统。

树莓派无人机数传系统搭建终极教程 (MAVProxy + QGroundControl) ​

本教程旨在指导你如何使用树莓派作为机载“伴侣计算机”，连接到Pixhawk等飞控的串口，并通过Wi-Fi网络将MAVLink遥测数据实时传输到地面站电脑上运行的QGroundControl (QGC)。

系统架构 ​

飞控 <-- USB/串口线 --> 树莓派 (运行 MAVProxy) <-- Wi-Fi/局域网 --> 地面站电脑 (运行 QGC)

第一部分：树莓派基础配置 ​

目标： 准备一个干净、网络通畅的树莓派操作系统。

  1. 烧录操作系统：

    • 使用 "Raspberry Pi Imager" 工具，将最新版的 Raspberry Pi OS Lite (64-bit) 烧录到SD卡中。Lite版没有桌面环境，资源占用更少，更适合做服务器。
    • 在烧录设置中，提前配置好你的 Wi-Fi名称和密码，并 启用SSH服务。这可以让你从一开始就通过网络远程控制树莓派。

  2. 首次启动与连接：

    • 将SD卡插入树莓派，通电启动。
    • 在你的电脑上打开终端（Windows上可用PowerShell或PuTTY），通过SSH连接到树莓派。你需要知道树莓派的IP地址（可以在路由器管理页面找到）。
    bash
    # 示例命令，将 zff 和 raspberrypi.local 替换为你的用户名和IP地址
ssh zff@raspberrypi.local

  3. 更新系统：

    • 连接成功后，首先更新软件包列表和已安装的软件，确保系统是最新状态。
    bash
    sudo apt update
sudo apt upgrade -y

第二部分：树莓派软件安装与配置 ​

目标： 安装运行MAVProxy所需的所有软件。

  1. 安装Python及依赖：

    • Raspberry Pi OS通常自带Python3。我们还需要安装pip（Python包管理器）和一些编译MAVProxy所需的依赖。
    bash
    sudo apt install python3-pip python3-venv screen -y
    • screen 是一个终端复用工具，可以让我们在关闭SSH连接后，依然保持MAVProxy在后台运行（systemd是更好的方式，后面会讲）。

  2. 创建并激活Python虚拟环境 (推荐)：

    • 为MAVProxy创建一个独立的环境，可以避免与系统其他Python包冲突。
    bash
    # 在你的主目录下创建虚拟环境
python3 -m venv mavproxy_venv

# 激活虚拟环境
source mavproxy_venv/bin/activate
    • 激活后，你的终端提示符前会出现 (mavproxy_venv)。之后所有pip install命令都将安装在这个独立环境中。

  3. 安装MAVProxy：

    • 在已激活的虚拟环境中，使用pip安装MAVProxy。
    bash
    pip install MAVProxy

第三部分：物理连接与串口配置 ​

目标： 正确连接飞控与树莓派，并配置树莓派串口。

  1. 物理接线：

    • 将飞控的遥测端口（TELEM1或TELEM2）与树莓派的GPIO引脚连接。
    • 接线原则：发送(TX)接接收(RX)，接收(RX)接发送(TX)。
      • 飞控 GND <--> 树莓派 GND (任意一个GND引脚)
      • 飞控 TX <--> 树莓派 RX (GPIO 15)
      • 飞控 RX <--> 树莓派 TX (GPIO 14)
    • 注意： 飞控串口的VCC（电源）线不要连接到树莓派，以免造成电源冲突。飞控和树莓派应独立供电。

  2. 配置树莓派串口：

    • 默认情况下，树莓派的硬件串口（/dev/ttyAMA0）被用作Linux的串行控制台。我们必须禁用它，才能让MAVProxy使用。
    bash
    sudo raspi-config
    • 在菜单中，选择 3 Interface Options -> I6 Serial Port。
    • 第一个问题 "Would you like a login shell to be accessible over serial?" 选择 <No>。
    • 第二个问题 "Would you like the serial port hardware to be enabled?" 选择 <Yes>。
    • 保存退出，并根据提示重启树莓派。

  3. 确认飞控串口参数：

    • 登录你的地面站（例如在电脑上用USB直连飞控），检查你所连接的遥测端口（如SERIAL1或SERIAL2）的参数：
      • SERIALx_PROTOCOL 应设置为 1 (MAVLink 1) 或 2 (MAVLink 2)。推荐使用 2。
      • SERIALx_BAUD 应设置为你希望的波特率，例如 57600 或 115200。这个波特率必须与之后MAVProxy命令中的波特率完全一致。

第四部分：启动MAVProxy并建立数据链路 ​

目标： 在树莓派上成功运行MAVProxy，并将其配置为UDP数据转发器。

  1. 获取地面站电脑的IP地址：

    • 在你的地面站电脑上打开终端或命令提示符，查找其在局域网中的IP地址。
    • Linux/macOS: ip addr 或 ifconfig
    • Windows: ipconfig
    • 记下这个IP地址，例如 192.168.100.171。

  2. 启动MAVProxy：

    • SSH连接到树莓派，并激活Python虚拟环境。
    bash
    source mavproxy_venv/bin/activate
    • 执行以下命令启动MAVProxy。这是整个流程中最关键的命令。
    bash
    # 将波特率 115200 和 IP 地址 192.168.100.171 替换为你的实际配置
mavproxy.py --master=/dev/ttyAMA0,115200 --out=udp:192.168.100.171:14550
```    *   **命令解析：**
    *   `--master=/dev/ttyAMA0,115200`: 指定MAVProxy的主连接。`/dev/ttyAMA0` 是树莓派的硬件串口，`115200` 是与飞控约定的波特率。
    *   `--out=udp:192.168.100.171:14550`: 创建一个UDP输出。数据将被**单播**到你地面站电脑的IP地址 (`192.168.100.171`) 的 `14550` 端口。这是最稳定可靠的方式。

  3. 验证MAVProxy连接：

    • 如果一切正常，你会在终端看到类似输出，证明MAVProxy已成功连接飞控：
    Connect /dev/ttyAMA0,115200 source_system=255
Log Directory: 
Telemetry log: mav.tlog
Waiting for heartbeat from /dev/ttyAMA0
MAV> Detected vehicle 1:1 on link 0
online system 1
...
Received 818 parameters

第五部分：地面站电脑配置与连接 ​

目标： 在地面站电脑上安装并配置QGC，接收来自树莓派的数据。

  1. 下载并安装QGroundControl：

    • 访问 QGroundControl官网 1 下载并安装适合你操作系统的最新版本。

  2. 连接到MAVLink流：

    • 确保你的电脑和树莓派连接在同一个Wi-Fi或局域网下。
    • 先启动树莓派上的MAVProxy，让数据流开始发送。
    • 然后打开QGroundControl。在大多数情况下，QGC会自动检测到网络中 14550 端口的MAVLink数据流，并自动连接。你会看到界面上的仪表盘开始跳动，地图上出现飞机图标。

  3. 手动配置UDP连接 (如果自动连接失败)：

    • 点击QGC左上角的紫色 "Q" 图标，进入 Application Settings (应用程序设置)。
    • 选择左侧的 Comm Links (通讯连接)。
    • 点击 Add (添加) 按钮。
    • 类型(Type): 选择 UDP。
    • 名称(Name): 输入一个自定义名称，如 "树莓派数传"。
    • Listening Port (监听端口): 保持默认的 14550。
    • 点击 OK 保存。
    • 【重要】 在Comm Links页面，你可能会看到新创建的连接。此时，请完全关闭QGroundControl，然后重新打开它。
    • QGC的某些系统设置（尤其是通讯连接的更改）需要重启应用才能完全生效。
    • 重启后，QGC应该会使用你新配置的UDP链接进行监听和连接。

第六部分：自动化运行 (推荐) ​

目标： 将MAVProxy设置为开机自启动的后台服务，实现“上电即用”。

  1. 在树莓派上，创建一个systemd服务文件：

    bash
    sudo nano /etc/systemd/system/mavproxy.service

  2. 将以下内容粘贴到文件中，并修改 ExecStart 行中的IP地址为你电脑的实际IP：

    ini
    [Unit]
Description=MAVProxy Service for Drone Telemetry
After=network.target

[Service]
ExecStart=/home/zff/mavproxy_venv/bin/mavproxy.py --master=/dev/ttyAMA0,115200 --out=udp:192.168.100.171:14550
Restart=on-failure
User=zff
Group=zff
WorkingDirectory=/home/zff

[Install]
WantedBy=multi-user.target
    • 注意： ExecStart 和 User 等路径和用户名要换成你自己的。

  3. 保存并退出 (Ctrl+X, Y, Enter)。

  4. 启用并启动服务：

    bash
    sudo systemctl daemon-reload          # 重新加载systemd配置
sudo systemctl enable mavproxy.service  # 设置开机自启动
sudo systemctl start mavproxy.service   # 立即启动服务

  5. 检查服务状态：

    bash
    sudo systemctl status mavproxy.service

    如果看到 Active: active (running)，则表示服务已在后台成功运行。

至此，你已经成功搭建了一套强大、稳定且可扩展的无人机数传系统。每次飞行时，只需给飞控和树莓派通电，它们就会自动连接并将数据发送到你的地面站电脑。

贡献者 ​

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