【飞控开发实战·⑫】Mission Planner配置详解：ArduPilot地面站安装、传感器校准、飞行模式设置与航点任务规划

12.1 Mission Planner安装与连接

Mission Planner是ArduPilot生态中常用的Windows地面站软件，可用于固件刷写、参数配置、传感器校准、飞行模式设置、航线规划以及日志下载与分析。第一次连接飞控时，建议先通过USB完成基础配置，再根据户外使用需要配置数传电台或WiFi数传。

12.1.1 软件安装

访问ArduPilot官方Mission Planner页面，下载当前稳定版本的安装程序。

运行安装程序，根据安装向导完成软件与驱动安装。

安装完成后启动Mission Planner。首次启动可能需要等待地图、驱动和组件初始化。

连接飞控前关闭INAV Configurator、Betaflight Configurator、QGroundControl及其他串口工具，避免COM端口被占用。

12.1.2 USB连接

确认使用的是能够传输数据的USB线，而不是仅供充电的电源线。

打开Windows设备管理器，展开“端口（COM和LPT）”，插拔飞控并观察新增或消失的COM口。

在Mission Planner右上角选择对应COM口，波特率选择115200，然后点击“Connect”。

连接成功后会自动读取参数，HUD能够显示飞控姿态，右上角按钮变为“Disconnect”。

12.1.3 数传电台连接

户外飞行时通常不便使用USB线，可使用SiK数传电台或WiFi数传模块实现Mission Planner与飞控之间的MAVLink通信。

（1）SiK数传电台

将地面端数传电台连接至电脑USB口。

将机载端数传电台连接至飞控的TELEM1或TELEM2接口，并确认TX、RX、5V和GND接线正确。

在Mission Planner右上角选择地面端数传对应的COM口。

波特率通常选择57600；如果厂家修改过电台串口速率，应以实际设置为准。

点击Connect，等待参数读取完成。

（2）WiFi数传

电脑连接WiFi数传模块的热点后，在Mission Planner中选择UDP或TCP连接。UDP常用端口为14550，但实际IP地址和端口应以模块说明书为准。

12.2 初始设置向导

进入“初始设置（INITIAL SETUP）”后，应按照机架类型、飞控方向、加速度计、罗盘、遥控器、输出映射、电调、飞行模式和电机测试的顺序完成配置。前一项未验证正确时，不要继续下一项。

12.2.1 机架类型配置

机架类型决定飞控采用哪一种电机混控关系。普通X型四旋翼应选择Quad（四旋翼）和X布局，对应参数通常为FRAME_CLASS=1、FRAME_TYPE=1。

图12-1 机架类型选择界面

截图来源：用户实际操作界面

操作步骤：

确认无人机实际为四旋翼，且四个机臂呈X型布置。

在上方Frame Class区域选择四旋翼图标。

在下方机架类型区域选择X布局，不要误选Plus、Y6、H、V尾或其他机型。

写入设置后重启飞控，再进入页面确认Class为Quad、Type为X。

12.2.2 加速度计校准与水平校准

加速度计校准用于修正三轴传感器的零偏、比例和安装误差，是ArduCopter的必要校准项目。若飞控箭头未指向机头，应先正确设置AHRS_ORIENTATION，再进行六面校准。

图12-2 加速度计校准与校准水平界面

截图来源：用户实际操作界面

（1）完整六面校准

拆除全部螺旋桨，将无人机放在稳定、平整的表面上。

点击“校准加速度计”。

按照屏幕提示依次完成：水平正放、左侧朝下、右侧朝下、机头朝下、机头朝上和倒置。

每个姿态放稳后保持完全静止，再点击确认或按提示继续。

出现“Calibration Successful”后重启飞控。

（2）校准水平

“校准水平”只用于重新设定当前安装状态下的水平基准，不等同于完整六面校准。六面校准已经成功，但HUD在机械水平状态下存在小幅倾斜时，可将整机前后、左右调平后点击“校准水平”。

12.2.3 罗盘校准

罗盘用于提供航向信息。罗盘校准应在加速度计校准完成后进行，并尽量选择室外、远离车辆、钢筋、铁门、手机、电脑、电源和大电流线缆的环境。

确认Mission Planner已检测到内部或外置罗盘。外置GPS罗盘通常距离电机和电调更远，可作为优先罗盘。

点击Onboard Mag Calibration中的Start按钮。

缓慢转动整架无人机，使六个面都朝向不同方向，覆盖完整空间姿态。

所有启用罗盘显示校准成功后，重启飞控。

把无人机水平转动90°，确认Mission Planner中的机头方向同步转动且方向一致。

12.2.4 遥控器校准

图12-3 遥控器校准界面

截图来源：用户实际操作界面

遥控器校准用于记录每个通道的最小值、最大值和中位值。校准前应断开动力电池，打开遥控器并确保接收机已经对频。

操作步骤

• 进入遥控器校准页面，移动摇杆，确认相应通道条能够变化。
• 点击“校准遥控”，按提示将所有摇杆推到四个角和全部极限位置。
• 将所有旋钮和辅助开关拨到全部挡位，尤其是飞行模式开关。
• 点击“完成”，将横滚、俯仰和偏航摇杆回中，油门保持最低。
• 确认CH1至CH4的中位值约为1500，端点通常接近1100和1900。

如果通道顺序与实际遥控器不一致，可修改RCMAP_ROLL、RCMAP_PITCH、RCMAP_THROTTLE和RCMAP_YAW。修改映射后应重启飞控并重新进行遥控器校准。

12.2.5 Servo Output输出映射

图12-4 Servo Output输出映射界面

截图来源：用户实际操作界面

Servo Output页面用于设置每个物理输出端口对应的功能、最小值、中位值和最大值。图中输出1至输出4分别被映射为Motor2、Motor3、Motor4和Motor1，这是当前ZP_MH743固件与板级输出定义的实际配置示例。

12.2.6 电调校准

传统PWM电调需要校准油门端点，使各电调对最小和最大油门信号的理解一致。DShot和DroneCAN属于数字协议，通常不需要传统PWM油门行程校准。

确认全部螺旋桨已经拆除。

先查明电调支持的协议，并在飞控中设置正确的输出协议。

• 如果是传统PWM电调，严格按照Mission Planner页面提示和电调说明书完成上电、提示音和断电操作。
• 如果是DShot电调，跳过传统ESC Calibration，直接进行电机测试和方向检查。

12.2.7 飞行模式配置

图12-5 飞行模式配置界面

截图来源：用户实际操作界面

ArduCopter最多可通过一个飞行模式通道选择六个模式。默认飞行模式通道通常是CH5，由FLTMODE_CH参数指定。拨动遥控器开关时，页面中的“当前PWM”应变化，并高亮对应的飞行模式档位。

设置完成后点击“保存模式”，反复拨动开关，确认Mission Planner顶部显示的当前模式与开关挡位一致。RTL应设置在容易触及但不易误触的位置。

12.2.8 电机测试

图12-6 Quad X电机测试界面

截图来源：用户实际操作界面

图中已经识别Class为Quad、Type为X。Mission Planner按A、B、C、D顺序测试电机，X型四旋翼从机头右侧电机开始，随后沿顺时针方向依次测试。

测试步骤

• 测试持续时间先设置为2秒。
• 油门百分比先设置为5%，点击Test motor A。
• 如果电机不转，可逐步提高到10%，必要时短暂测试15%，不要直接提高到较高油门。
• 依次测试A、B、C和D，记录实际转动位置和方向。
• 点击Stop all motors停止所有输出。

12.3 完整参数配置与管理

12.3.1 参数管理界面

Mission Planner的“配置/调试（CONFIG/TUNING）”页面提供完整参数表、参数树、文件导入导出和差异比较功能。修改重要参数前，应先保存当前参数文件。

12.3.2 基础参数

12.3.3 PID与初始调参原则

ATC_RAT_RLL_P/I/D、ATC_RAT_PIT_P/I/D和ATC_RAT_YAW_P/I/D分别控制横滚、俯仰和偏航角速度环。不同机架尺寸、桨叶、电机、电池和重量对应的合适增益差异很大，因此不应把网络教程中的固定数值直接写入。

12.3.4 导航与返航参数

常用导航参数包括航点速度、爬升/下降速度、航点加速度、返航高度和降落速度。较新固件中部分高度参数使用“_M”后缀并以米为单位，旧版本则可能使用厘米。修改前必须查看Mission Planner当前参数说明中的单位。

12.4 常用飞行模式详解

12.4.1 Stabilize（自稳模式）

Stabilize模式会自动将横滚和俯仰恢复到水平，但不会自动保持高度或水平位置。飞手需要手动控制油门。该模式适合首飞、基础姿态检查和GPS异常时的人工接管。

12.4.2 AltHold（定高模式）

AltHold使用气压计和惯性传感器保持高度。横滚、俯仰和偏航仍由飞手控制，松开横滚和俯仰摇杆后飞机回平，但不会自动保持水平位置。油门处于中位死区时保持高度，离开死区后控制上升或下降。

12.4.3 Loiter（定点模式）

Loiter会保持高度、航向和水平位置，需要可靠的GPS位置、罗盘和低振动。摇杆控制水平移动和升降，松开摇杆后飞机减速并重新定点。首次测试前必须先确认AltHold稳定。

12.4.4 RTL（自动返航）

RTL会根据返航参数先调整到安全高度，再返回Home或最近的Rally Point，随后悬停或降落。返航高度必须高于返航路径中的障碍物。RTL依赖GPS、罗盘和EKF，不能把传感器异常时的RTL当作万能救援手段。

12.4.5 Auto（自动任务模式）

Auto按照已经上传到飞控的任务航点执行自动飞行。使用前应完成航线回读、障碍物检查、电池余量评估、Loiter和RTL验证，并准备随时切换至人工模式接管。

12.4.6 Guided（引导模式）

Guided由地面站、伴随计算机或MAVLink指令实时发送目标位置。它不要求预先定义完整任务，但依赖可靠的通信链路和位置估计。

12.4.7 Drift（漂移模式）

Drift采用类似车辆的操控方式，适合特定飞行体验，不是初学者首飞必需模式。其工作仍依赖良好的姿态与速度估计。

12.4.8 PosHold（位置保持模式）

PosHold在摇杆居中时保持位置、航向和高度，飞手的横滚和俯仰输入直接控制倾斜角。它同样需要可靠GPS和罗盘。通常优先推荐Loiter，熟悉后再使用PosHold。

12.4.9 新手测试顺序

12.5 地理围栏与安全保护

12.5.1 地理围栏

地理围栏用于限制最大高度、最大半径或多边形区域。设置围栏前必须保证位置估计可靠，否则可能出现“Fence enabled, need position estimate”等预解锁提示。

• 在飞行计划或围栏页面绘制允许飞行的区域。
• 设置最大高度和最大半径，并根据任务场景选择围栏触发后的动作。
• 上传围栏后回读确认，并在低风险条件下验证。
• 围栏不能替代人工观察、合法空域确认和障碍物避让。

12.5.2 遥控器失控保护

遥控器失控保护在飞控检测到RC信号丢失或油门通道低于失控阈值时触发。可通过Mission Planner故障保护页面设置RTL、Land或SmartRTL等动作。实际动作应根据GPS可靠性、飞行距离和场地环境选择。

12.5.3 电池失控保护

ArduCopter支持低电量和严重低电量两级保护。常见做法是低电量执行RTL，严重低电量执行Land。电压阈值必须根据电池串数、类型、负载压降和实际容量设置，不能照抄其他无人机。

12.5.4 GCS失控保护

GCS失控保护通过MAVLink心跳判断地面站连接是否中断。主要参数包括FS_GCS_ENABLE和FS_GCS_TIMEOUT。只有飞行过程中确实依赖地面站控制或监控时，才应根据任务需求配置相应动作。

12.5.5 EKF与位置估计保护

旧教程中的FS_GPS_ENABLE已经被归档。当前ArduCopter主要通过EKF失控保护监测位置、速度和罗盘估计质量。关键参数包括FS_EKF_ACTION和FS_EKF_THRESH。发生EKF异常时，GPS依赖模式可能自动切换至Land或AltHold等安全模式。

12.6 日志分析与飞行数据回放

12.6.1 日志类型

12.6.2 DataFlash日志下载

• 飞行后先断桨或确保电机无法意外启动，再连接Mission Planner。
• 进入DataFlash Logs页面读取日志列表。
• 选择需要的.bin日志并下载到电脑。
• 使用Review a Log或Log Browser打开并分析。

12.6.3 关键数据检查

振动分析应优先查看VIBE和Clip计数，而不是只看原始ACC曲线。Vibe大部分时间低于约30 m/s²通常较理想，超过60 m/s²并伴随Clip持续增加时，应优先处理螺旋桨、电机、机架和飞控减震。

12.6.4 飞行数据回放

Mission Planner可以打开.tlog文件进行HUD和地图回放。回放时可调整速度，定位模式切换、失控保护、位置跳变或电池压降发生的时间点，并与.bin日志中的传感器数据进行交叉分析。

12.7 多旋翼与固定翼配置差异

12.7.1 机架类型

12.7.2 飞行模式

12.7.3 传感器与执行机构

多旋翼主要依靠IMU、气压计、罗盘、GPS和电机混控；固定翼通常还需要空速管、副翼、升降舵、方向舵以及相应舵机行程和反向配置。固定翼的舵机反向可以在Servo Output中设置，而多旋翼无刷电机的机械转向通常通过换相线或电调软件修改。

12.7.4 PID参数体系

多旋翼使用ATC_RAT_RLL/PIT/YAW等姿态控制参数；固定翼使用横滚、俯仰、偏航速率控制参数，并涉及L1导航和TECS总能量控制。两套参数体系不能相互照抄。

12.8 解锁、上锁与遥控器快捷开关设置

ArduCopter只有在解锁（ARMED）后才允许电机进入正常工作状态。解锁不是简单的“启动电机”动作：飞控会先检查传感器、遥控器、飞行模式、电池、位置估计和安全开关等条件。第一次操作必须拆除全部螺旋桨，并在Mission Planner中观察PreArm提示。

12.8.1 解锁前必须满足的条件

• 拆除全部螺旋桨，清理电机周围的工具、线缆和其他物体。
• 先打开遥控器，再给飞控和电调上电；上电后将无人机放平并保持静止，等待陀螺仪初始化完成。
• 油门摇杆保持最低，飞行模式优先切换到Stabilize。不要在RTL、Brake、Land、Circle或其他不允许普通地面解锁的模式中反复尝试。
• 确认遥控器CH1至CH4输入正常，油门最低值通常接近1000～1100，偏航摇杆方向与Mission Planner显示一致。
• 如飞控带硬件安全开关，长按安全开关，直到安全指示灯进入允许输出的状态。
• 查看飞行数据页面的HUD和Messages，不得存在阻止解锁的PreArm错误。
• 若计划使用Loiter、RTL、Auto或Guided，应在室外等待GPS、Home和EKF位置估计正常。
• 确认电池电压显示与实际电池一致，不能在“Battery low voltage failsafe”等告警状态下强制解锁。

12.8.2 使用摇杆解锁和上锁

ARMING_RUDDER决定是否允许通过偏航摇杆执行解锁和上锁。它只在油门处于最低位置附近时生效。

• 将ARMING_RUDDER设置为2，点击“Write Params”写入参数；如果界面提示需要重启，则重新上电后再验证。
• Mode 2遥控器解锁：油门拉到最低，将左摇杆推到右下角，也就是“油门最低＋偏航最右”，保持约5秒。
• Mission Planner显示ARMED后，立即松开偏航摇杆，让其回到中间；不要持续保持右偏航超过15秒，以免进入AutoTrim相关操作。
• 上锁：确认飞机已经落地、油门最低，将左摇杆推到左下角，也就是“油门最低＋偏航最左”，保持约2秒。
• Mission Planner显示DISARMED且电机完全停止后，先断开动力电池，最后关闭遥控器。

12.8.3 使用Mission Planner地面站按钮解锁

• 在拆桨调试、SITL仿真或地面排故时，也可以使用Mission Planner发送解锁/上锁命令。实机测试时仍须满足所有安全检查。
• 进入“飞行数据（DATA）”，打开左下方“动作（Actions）”标签。
• 确认油门最低、模式可解锁、无人机静止且没有关键PreArm告警。
• 点击Arm/Disarm相关按钮，按照弹窗提示确认操作。
• 若地面站按钮也无法解锁，应查看Messages中的完整PreArm原因；不要连续点击，也不要关闭ARMING_CHECK。
• 若地面站按钮可以解锁但摇杆不能解锁，重点检查ARMING_RUDDER、CH3最低值、CH4方向和遥控器校准。

12.8.4 设置遥控器快捷解锁/上锁开关

除摇杆动作外，还可以把一个未被占用的遥控器通道分配为解锁功能。例如将遥控器两挡或三挡开关映射到CH7，再通过RC7_OPTION指定功能。CH7只是示例，也可以使用其他空闲通道，但不能与横滚、俯仰、油门、偏航或飞行模式通道重复。

图12-10 RC7_OPTION参数设置示例（截图中当前值为165）

截图来源：用户提供的ARMING文档

（1）先确认快捷开关使用的接收机通道

在遥控器中选择一个不易误触的开关，将它输出到空闲通道，例如CH7。不要使用默认飞行模式通道CH5。

进入“初始设置 → 必要硬件 → 遥控器校准”，拨动该开关，确认只有对应通道发生变化。

两挡开关应能达到低位小于1200 μs、高位大于1800 μs；三挡开关的中位通常处于1200～1800 μs。

如果高位达不到1800或低位降不到1200，应在遥控器端调整该通道的行程端点，然后重新校准遥控器。

（2）在全部参数表中分配功能

普通快捷解锁/上锁：把RC7_OPTION设置为153。

使用用户截图中的三挡急停逻辑：把RC7_OPTION设置为165，并确认遥控器确实为三挡开关。

点击“Write Params”，重新启动飞控，再回到遥控器校准或Status页面检查通道PWM。

保持拆桨，先测试低位、中位和高位，观察Mission Planner中的ARMED/DISARMED状态以及Messages提示。

确认动作方向完全正确后再决定是否保留该快捷开关；不熟悉时应恢复RC7_OPTION=0并使用标准摇杆解锁。

12.8.5 选项153与165的功能区别

12.8.6 解锁失败的快速排查

12.8.7 推荐的新手配置

12.9 飞行计划与航点任务设置

Mission Planner的“飞行计划（PLAN）”页面用于编辑自动任务。用户可以在地图上添加航点，设置起飞、航点飞行、悬停、改变速度、返航和降落等命令，并将任务写入飞控。飞行计划只负责描述自动任务，不能替代传感器校准、失控保护、空域确认和人工接管准备。

图12-7 Mission Planner飞行计划与航点编辑界面

截图来源：用户实际操作界面

12.9.1 飞行计划界面组成

12.9.2 创建一个基础四旋翼任务

• 连接飞控后进入“飞行计划”。实机规划前应等待GPS定位正常；仅编辑离线任务时可以不连接飞控，但写入任务前必须建立连接。
• 将地图移动并放大到实际飞行区域。确认屏幕中的位置不是省级或全国级缩放，避免因误点击产生几十或几百千米外的航点。
• 在高度基准中选择Relative（相对Home高度）。初学阶段不建议混用绝对海拔和地形跟随高度。
• 在任务起点加入TAKEOFF命令，并填写安全起飞高度。高度应高于附近地面障碍，同时符合当地法规和场地限制。
• 在地图上依次点击需要经过的位置，生成WAYPOINT航点。第一次练习建议只设置3至4个近距离航点，形成简单三角形或矩形路线。
• 如需在某点停留，可把该行命令改为LOITER_TIME，并填写悬停时间；如需改变任务速度，可在适当位置加入DO_CHANGE_SPEED。
• 任务末尾加入RTL或LAND。第一次实机任务优先使用RTL，并在此前已经单独验证RTL工作正常。
• 点击“写入航点（Write WPs）”上传任务，随后点击“读取航点（Read WPs）”回读，逐行检查命令、顺序、坐标和高度。

12.9.3 常用任务命令

12.9.4 Home位置与高度基准

飞行计划页面中的Home图标用于任务规划和距离计算。实机飞行时，飞控通常在获得可靠位置并完成解锁时建立实际Home点。因此，不能仅在地图上拖动Home图标，就假定实机返航点已经被安全修改。起飞前必须在飞行数据页面确认Home已建立，且飞机当前位置、地图位置和航向一致。

• Relative：相对Home高度。适合大多数初学者任务，但必须确认Home位置和起飞点地面高度。
• Absolute：相对海平面的绝对高度。需要准确理解当地海拔和任务数据来源。
• Terrain：相对地形高度。依赖地形数据和相关功能配置，不建议在首次任务中直接使用。

12.9.5 航线保存、写入与回读

• 点击“保存航点文件”，将任务保存到电脑，文件名中写明地点、日期和版本。
• 点击“写入航点”将任务发送至飞控，等待状态栏提示写入完成。
• 立即点击“读取航点”，从飞控回读任务。不要省略这一步。
• 对比回读后的任务列表，重点检查第一个命令、最后一个命令、所有高度、速度改变命令和返航/降落位置。
• 修改任务后重新保存为新版本，不要覆盖唯一的正确任务文件。

12.9.6 自动任务执行顺序

• 完成首飞、AltHold、Loiter和RTL单项测试，确认飞行器在人工和位置模式下均可稳定飞行。
• 在地面完成电池、GPS、EKF、罗盘、Home、任务距离和预计飞行时间检查。
• 起飞后先在Loiter中悬停，确认位置稳定，再切换到Auto执行任务。
• 任务执行时持续观察电池、GPS、EKF、当前航点、距离和飞行模式。
• 出现航向异常、位置漂移、低电量或任务路线不正确时，立即切换回Loiter或Stabilize人工接管。

12.10 参数修改、调参与飞行数据显示

Mission Planner将“参数修改”和“飞行数据显示”分为两个主要界面：“配置/调试（CONFIG/TUNING）”用于修改飞控参数，“飞行数据（DATA）”用于观察HUD、地图、告警、实时状态和遥测数据。参数修改改变的是飞控控制行为，飞行数据和日志则用于判断修改是否有效，二者应配合使用。

图12-8 Mission Planner飞行数据、HUD、地图和状态显示界面

截图来源：用户实际操作界面

12.10.1 飞行数据页面的主要区域

12.10.2 HUD与地图的正确读取方法

• 姿态：飞机向右倾斜时，人工地平线会以飞行仪表的方式相反倾斜；判断时应同时观察Roll和Pitch数值。
• 模式：确认HUD右下角显示的Stabilize、AltHold、Loiter或Auto与遥控器开关一致。
• 解锁状态：ARMED表示电机输出已允许，DISARMED表示上锁。任何告警状态下均不应强行解锁。
• 电池：同时查看电压、电流和剩余容量。百分比只在容量和电流计配置正确时才有参考价值。
• GPS：未定位时地图位置和Home可能不可靠，不能测试Loiter、RTL、Auto和Guided。
• EKF与VIBE：EKF异常或振动过大可能导致定高、定点和导航失效。

12.10.3 参数修改的标准流程

• 进入“配置/调试 → 全部参数表（Full Parameter List）”。
• 点击“Save to File”保存当前完整参数，文件名注明日期和修改前状态。
• 使用搜索框查找目标参数，先阅读当前固件版本显示的参数说明、单位、范围和重启要求。
• 记录原值，只修改一个参数或一组明确关联的参数；不要一次批量修改多个不相关项目。
• 输入新值后点击“Write Params”。需要重启的参数应断开并重新上电，再点击“Refresh Params”确认写入值。
• 进行低风险地面测试或短时间悬停，下载日志并比较修改前后的表现。
• 若效果变差，立即恢复保存的原值；不要继续在错误方向上叠加修改。

12.10.4 新手调参顺序

12.10.5 建议固定显示的实时数据

12.10.6 Quick、Messages和Status的使用

在Quick页面双击空白或数据项，根据界面提示添加需要的大字体遥测字段。

进入Messages页面查看完整告警。HUD通常只显示最重要或最近的信息，排故时应读取全部消息。

进入Status页面搜索roll、pitch、yaw、battery、gps、ekf、vibe、rcin等字段，确认原始数据与实物动作一致。

飞行过程中不建议频繁切换复杂页面。应提前固定最需要的字段，并由地面人员协助观察。

12.10.7 飞行后验证参数效果

下载DataFlash .bin日志，重点查看ATT、PIDR、PIDP、PIDY、VIBE、BAT、GPS和XKF/NKF数据。

比较目标姿态与实际姿态曲线，判断是否存在明显滞后、超调或持续振荡。

对比参数修改前后的相同动作或相同任务，不要用完全不同的风况和载荷直接下结论。

确认改动确实改善后，再进行下一项小幅修改，并保存新的参数版本。

12.11 Mission Planner模拟飞行（SITL）

Mission Planner的“模拟（SIMULATION）”页面可以启动SITL（Software in the Loop，软件在环）飞行器。SITL在电脑中运行ArduPilot固件和飞行动力学模型，可用于练习地面站操作、验证航点任务、熟悉模式切换和测试参数逻辑，而不会让真实电机和螺旋桨转动。

图12-9 Mission Planner模拟飞行（SITL）启动界面

截图来源：用户实际操作界面

12.11.1 模拟界面主要选项

12.11.2 启动单架四旋翼SITL

先与真实飞控断开连接。不要在真实飞控保持连接时启动仿真，以免混淆真实参数和模拟参数。

点击顶部“模拟”，在地图上拖动Home位置到准备练习的区域。

将Sim Speed设置为1，将固件分支选择为Stable。

在Model下拉框中选择与四旋翼对应的模型，再点击下方多旋翼/Copter图标启动。模型和车辆类型必须匹配。

等待Mission Planner下载或加载SITL文件。启动完成后软件会自动连接模拟飞行器并读取参数。

切换到“飞行数据”，确认地图上出现模拟飞机，GPS、姿态和Home数据正常。

12.11.3 模拟器中的基础飞行练习

在飞行数据页面确认当前模式为Stabilize或Loiter，并检查没有关键PreArm告警。

可连接游戏杆/遥控器进行手动操控，也可以使用Actions或Guided命令进行解锁、起飞和位置控制。

先练习解锁、上锁、起飞、悬停、模式切换和RTL。

观察HUD中的高度、速度、航向、模式和电池模拟数据，熟悉真实飞行时需要关注的位置。

练习遇到异常时切换回Loiter或Stabilize，并执行RTL或Land。

12.11.4 在SITL中验证航点任务

进入“飞行计划”，在模拟Home附近创建一个短距离任务：TAKEOFF → 3个WAYPOINT → RTL。

使用相对高度，起飞高度和航点高度保持保守，航点间距先控制在较小范围。

点击“写入航点”，再点击“读取航点”回读检查。

返回“飞行数据”，解锁并切换到Auto，观察飞机是否按顺序执行任务。

监控当前航点、航点距离、高度、速度和模式；发现路线不正确时立即切换人工模式。

任务结束后查看地图航迹和.tlog回放，确认实际轨迹与规划路线一致。

12.11.5 仿真Home与航点设置要求

仿真Home决定虚拟飞机的初始位置、相对高度基准和RTL返航位置。航点决定实际任务路线。设置错误会造成飞机出现在远处、地图出现超长连线或RTL返回错误区域。

Home设置：启动SITL前，把“Home Location – Drag Me”拖到空旷练习区域，并将地图放大到街区或场地级别。

航点范围：所有航点放在Home附近，首次仿真控制在20～50 m范围内，不要一开始规划几千米任务。

高度基准：选择Relative；TAKEOFF和WAYPOINT可先设为10～15 m。实机必须根据障碍物、场地和法规重新评估。

基础任务：Home不作为普通WP添加，使用“TAKEOFF → WAYPOINT → WAYPOINT → RTL”。

写入验证：点击Read WPs回读，确认命令顺序、坐标、高度和任务终点正确后再执行Auto。

12.11.6 在SITL中验证航点任务

推荐执行顺序：Guided解锁并起飞至安全高度 → Loiter确认悬停稳定 → 写入并回读任务 → 切换Auto执行 → 异常时切回Loiter或Stabilize接管。

进入“飞行计划”，在模拟Home附近创建一个短距离任务：TAKEOFF → 3个WAYPOINT → RTL。

使用相对高度，起飞高度和航点高度保持保守，航点间距先控制在较小范围。

点击“写入航点”，再点击“读取航点”回读检查。

返回“飞行数据”，解锁并切换到Auto，观察飞机是否按顺序执行任务。

监控当前航点、航点距离、高度、速度和模式；发现路线不正确时立即切换人工模式。

任务结束后查看地图航迹和.tlog回放，确认实际轨迹与规划路线一致。

12.11.7 参数与故障逻辑测试

SITL连接后可以像连接真实飞控一样进入“配置/调试”修改参数。模拟器还会显示SIM_开头的仿真参数，可用于设置风、传感器、位置或其他模拟条件。具体参数名称会随固件版本变化，应以当前参数说明为准。

测试返航高度和航点速度修改后，任务轨迹是否符合预期。

测试模式开关、地理围栏和任务结束行为。

测试通信中断、位置异常或电池保护逻辑时，先在SITL中确认预期动作。

修改参数前保存模拟参数文件；需要恢复干净环境时重新启动并使用Wipe。

12.11.8 常见启动问题

12.11.9 常见启动问题

12.11.10 SITL的局限性

SITL能够验证任务逻辑和软件参数，但不能完全复现真实机架的螺旋桨不平衡、电机振动、电磁干扰、GPS多路径、载荷偏心、动力不足和结构松动。因此，仿真成功只说明软件流程基本可行，不能替代拆桨测试、低空首飞和逐级实机验证。