光流传感器的测试与设置
传感器安装和激活后，还需要进一步调试和测试，使传感器满足可用性和可靠性需求。
1.测试
连接飞控与计算机，并将飞控连上Mission Planner地面站，进入“飞行数据”页面，在页面的左下区域选择状态条，查看光流传感器相关数据，如果光流传感器正常工作，“opt_m_x”“opt_m_y”和“opt_qua”为非零值。“opt_x”和“opt_y”代表的是经过陀螺仪补偿的X轴和Y轴的移动量，这两个值越小，飞行越稳定，效果越好；如果这两个数据过大，就不能定点，甚至切换不到光流模式。“opt_qua”代表光流的像素质量，0代表最差，255代表最高质量（图6-12）。
图6-12 光流传感器状态数据
2.校准
在校准前，首先要将无人机桨叶卸下来，确保安全；然后连接好飞控与地面站，并在全参数列表里将“LOG-DISARMED”参数设为1，启用日志记录功能。
开始校准时，要找一个光照充足、地面纹理清晰的地方；然后，给无人机上电，并将无人机举至和眼睛齐平的高度，且和身体保持一定距离，并使无人机处于水平状态。
校准的主要步骤是让飞机进行滚转和俯仰运动。具体步骤是先让无人机在1 s内绕机体坐标系纵轴从-15°滚转至15°，然后以同样的角速度滚转回去。重复这些步骤5～10次。在做滚转操作时，可以只用一只眼睛观察无人机，确保无人机的重心位置不变。滚转做完后，再以同样的步骤让无人机绕机体坐标系横轴进行俯仰。
无人机运动后，需要查看并分析日志。日志查看的步骤是单击“Mavlink下载闪存日志”，下载最新的日志（图6-13），然后单击“回顾日志”按钮，在QUADROTOR文件夹下选择刚刚下载的日志文件，单击“打开”按钮即可进入日志浏览器页面。
在飞行日志页面，绘制OF.flowX、OF.bodyX和IMU.GyrX的曲线图。正常的图形如图6-14所示。
图6-13 日志下载页面
图6-14 光流沿x方向的数据
如果图6-14中，OF.flowX和OF.bodyX对应的两条曲线没有重合，则可以通过调整FLOW_FXSCALER参数使曲线重合；如果OF.bodyX和IMU.GyrX不相关，甚至符号相反，那么可能是FLOW_ORIENT_YAW参数没有正确设置，或者是镜头没有朝下安装。
同理，可以绘制OF.flowY、OF.bodyY和IMU.GyrY的曲线。正常的图形如图6-15所示。
图6-15 光流沿y方向的数据
同样，如果OF.flowY和OF.bodyY对应的两条曲线没有重合，则可以通过调整FLOW_FYSCALER参数使曲线重合；如果OF.bodyY和IMU.GyrY不相关，甚至符号相反，那么可能是FLOW_ORIENT_YAW参数没有正确设置，或镜头没有朝下安装。
3.预解锁检查
为了使无人机在没有GPS信号的情况下，能够在Loiter模式下解锁和起飞，应在地面站的标准参数页面中，将“ALL”和“GPS”取消勾选（图6-16）。
图6-16 标准参数页面
4.试飞
起飞前，设置的飞行模式有Loiter模式和Stabilize模式，而且试飞的地方最好要开阔，并远离人群。
（1）需要在地面站的全参数列表里将EK2_GPS_TYPE设为3，表示飞控组合导航算法不使用GPS，而是用光流的数据。
（2）在地面站地图上，单击鼠标右键，找到“在此设置返航点”，并选择“Set EKF Origin Here”。
开始飞行时，要切换至Loiter模式，并起飞至1 m高。如果飞机开始加速远离，或者前后左右晃动，则立即切换至Stabilize模式并降落，降落后需要分析日志数据找出原因。如果飞机能够定点飞行，则表示光流定位有效。
【任务实施】
使用光流定位的飞机失控的可能环境因素是光流测速无效、参数设置不正确、测高传感器数据无效或超出测量范围等。
针对上述可能原因，特制定如下排故步骤：
（1）确保四旋翼无人机进行了很好的校准，并在遥控器上设置了定高、姿态和留待模式切换开关，同时，无人机要能在定高和姿态模式下稳定飞行。
（2）确保室内地面有纹理。
（3）用UBEC给光流传感器和测高传感器单独供电。
（4）检查测高传感器安装是否正确，并且查看其输出数据是否连续有效。
（5）正确安装光流传感器，并进行了有效校准和测试。
（6）打开Mission Planner地面站，进入全部参数表页面，进行参数设置，使得AHRS_EKF_TYPE=3、EK2_ENABLE=0、EK3_ENABLE=1、GPS_TYPE=0，设置完成后单击“写入参数”按钮，并重新启动飞控。
（7）重新连接地面站，在地面站飞行数据页面的地图框里，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“设置家在此”，并选中“Set EKF Origin Here”，此时，地图上会出现飞机图标，如果没有出现，说明EKF还没有完成初始化，需要等待一段时间；然后在留待模式下尝试解锁起飞（图6-17）。
图6-17 起始点设置
（8）手持无人机，并保持无人机处于水平状态，且光流传感器相机镜头无遮挡；在室内走正方形或者走八字，这时在地面站上将看到飞机图标跟着运动；另外，要确保此时高度传感器测量数据准确无误。
（9）可以让无人机在定高模式下起飞，至一定高度后（光流传感器对好焦的高度，且不能超过高度传感器的测量范围），再切换到Loiter模式；一旦确认正常工作，就可以在Loiter模式下起飞。
【拓展阅读】
光流法的优缺点
光流法的优点是在比较理想的情况下，不需要预先知道场景的任何信息，就可以准确地检测识别运动目标，获得物体的运动信息和有关景物三维结构的丰富信息，且在相机处于运动的情况下仍然适用。
光流法是基于两个基本假设，但这两个基本假设在现实情况下均不容易满足。
第一个假设是亮度恒定不变，但在实际场景中，光流场并不一定反映目标的实际运动情况。如图6-18所示，物体表面均一，光源不动，物体绕立轴自转，不会产生光流；而如果物体不动，但是光源与物体发生相对运动，就有光流产生。因此可以说光流法对光线敏感，光线变化极易影响识别效果。
第二个假设是小运动。在现实情况下，动作剧烈的运动是普遍存在的，因此，当需要检测的目标运动速度过快时，传统光流法也不适用。
综上，光流法的缺点如下：
（1）计算量大，耗时长，在对实时性要求苛刻的情况下并不适用，除非有特殊的硬件支持，否则很难实现实时检测；
（2）光流法抗噪性不够好，由于变化的光线会被错误地识别为光流，因此该方法对光线敏感，从而会影响到识别效果；
（3）在缺乏足够的灰度等级变化的区域，实际运动也往往观测不到。三维物体的运动投影到二维图像的亮度变化，本身由于部分信息的丢失而使光流法存在孔径问题和遮挡问题，用光流法估算二维运动场是不确定的，需要附加假设模型来模拟二维运动场的结构；在准确分割时，光流法还需要利用颜色、灰度、边缘等空域特征来提高分割精度。
图6-18 物体与光源
【巩固提高】
1.什么是光流？
2.光流传感器能用来做什么？
3.简述光流定位的基本原理。
4.结合Pixhawk飞控和PX4 Flow光流传感器，简述光流传感器的使用方法。