QGC에서 비행체 상태 업데이트 속도 조절하기

글은 다음 순서대로 설명한다.

 

1. QGC에서 비행체 상태가 업데이트 되는 방식
2. Mavlink 메시지를 보내는 장치의 전송 속도 자체를 높이는 방법
3. 일시적으로 특정 Mavlink 메시지를 추가하거나 Stream rate를 조절하는 방법 (Mavlink Console @ QGC)
4. 영구적으로 특정 Mavlink 메시지를 추가하거나 Stream rate를 조절하는 방법 (/etc/extras.txt @ MicroSD Card)

 

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1. QGC에서 비행체 상태가 업데이트 되는 방식

QGC에서 일반적인 915MHz 텔레메트리로 데이터를 받으면 체감 상 아래처럼 상태가 업데이트 되는 것을 볼 수 있다.

• 자세는 10Hz
• 위치는 5Hz
• RC 조종기 포지션은 5Hz

이는 PX4 SW 내의 mavlink_main.cpp 에 사전 정의된 stream rate 에 따라서 데이터를 보내고 있는 것이다.

그리고 이는 MAV_X_MODE 라고 하는 파라미터의 값으로 확인할 수 있으며 이는 NORMAL 모드 일 때 이다.

Normal 모드는 아래와 같이 정의되어 있다.

참고로 ATTITUDE 가 자세 상태 메시지 이고

GLOBAL_POSITION_INT 가 지도 상 위치 메시지이다.

비행체와 텔레메트리와 연결해서 확인하면 다음과 같다. TELEM1에 NORMAL MODE으로 연결된 것을 확인할 수 있다.

SER_TEL1_BAUD 에서 TELEM1의 전송속도는 57600 bps 으로 연결되어 있으나, MAV_0_RATE 에서 전송속도를 1200 bps으로 제한하고 있음을 볼 수 있다. 그래서 업데이트 속도가 전체적으로 느리면 전송속도 제한 때문일 수 있으니, MAV_0_RATE을 조절하는 것도 방법이다.

 

다른 MAV_X_MODE 으로 CONFIG 모드가 존재하는데 이는 USB 또는 WiFi 등 네트워크에 연결되었을 때, 전송 속도가 훨씬 높으므로 높은 Stream Rate을 가진다.

 

따라서 정리하면 다음과 같다.

• PX4 코드 상, 하드 코딩으로 Mavlink 메시지 집합과 Stream Rate이 Mavlink 모드로 사전 정의되어 있다.
• Mavlink 모드는 PX4의 파라미터로 MAV_X_MODE에 대응되며, GCS에서 선택할 수 있다.
• 통신 매체에 따라서 전송 속도가 다르므로, 이에 맞추어 더 빠른 Stream Rate를 가진 MAV_X_MODE를 고를 수 있다.
• 사전 정의된 메시지 이외에도 사용자 임의로 메시지를 추가하거나 업데이트 속도를 조절할 수 있다.

 

2. Mavlink 메시지를 보내는 장치의 전송 속도 자체를 높이는 방법

앞선 설명에서 Mavlink 으로 보낼 메시지 집합과 업데이트 속도를 사전 정의해두었으나, 보낼 전송 장치에 제약으로  인해 메시지를 다 보내지 못할 수도 있다. 이때 MAV_X_RATE를 설정해서 바꿀 수 있다.

통신 장치의 전송속도 SER_TEL1_BAUD (Telemetry 915MHz는 57600 bps) 는 정해져 있으나, Mavlink 메시지를 어떤 속도로 보낼지가 MAV_X_RATE에 정의되어있다. 이를 최대로 해서 한계를 해소할 수도 있다. 0 으로 설정하면 통신 장치가 허용하는 최대 속도로 전송시킬 수 있다.

 

아래는 MAV_X_RATE을 Default(1200 bps) 값과 Maximum(2880 bps) 으로 설정한 결과를 볼 수 있다. 전송 속도가 최대로 올라갔음을 확인할 수 있다.

아래 업데이트 창은 QGC > Analyze Tools > Mavlink Inspector 에서 확인할 수 있다.

 

Tip. Mavlink으로 메시지를 주고 받는데, 이때 최대 전송량에 비해서 현재 어느정도 전송량을 사용하고 있는지 아래와 같이 확인 할 수 있다.
QGC > Analyze Tools > Mavlink Console으로 가서 아래의 명령어를 입력해서 확인하자.
    mavlink status

 

천천히 설명하면 다음과 같다.

1. MAV_X 의 인스턴스 번호가 0번임을 나타낸다.
2. Pixhawk에서 텔레메트리를 통해서 메시지 전송에 사용하는 전송량이다.
3. Pixhawk에서 텔레메트리의 최대 전송량을 나타낸다. 현재 전송량 보다 크다.
4. MAV_X_MODE 가 Normal 임을 확인할 수 있다.
5. 전송 장치와 포트 (Serial, /dev/ttyS1), 전송 장치의 전송 속도 (57600 bps)를 확인할 수 있다.

 

3. 일시적으로 특정 Mavlink 메시지를 추가하거나 Stream rate를 조절하는 방법

QGC에서 비행체에 콘솔 명령을 통해서 메시지를 추가하거나 Stream rate를 조절할 수 있다. 다만 Pixhawk를 재부팅하면 초기화된다.

QGC > Analyze Tools > Mavlink Console으로 가서 명령어를 입력할 수 있다.

 

Mavlink Console에서 다음의 명령을 입력할 수 있다.

>> Mavlink 메시지를 추가하거나 특정 메시지의 업데이트 속도 바꾸기

    mavlink stream -r RATE_HZ -s MESSAGE_NAME -d PORT_NAME

>> Mavlink 메시지를 보내는 장치 상태 보기

    mavlink status

>> Mavlink 로 보내고 있는 메시지 리스트 보기

    mavlink status streams

>> Mavlink 앱 도움말 보기

    mavlink -h

 

예시로 다음과 같이 ATTITUDE 메시지를 10 Hz 으로 장치 /dev/ttyS1를 선택하여 조절해볼 수 있다.

    mavlink stream -r 10 -s ATTITUDE -d /dev/ttyS1

 

위 명령의 결과를 아래처럼 확인할 수 있다.

 

 

각각을 확인하는 방법은 다음과 같다.

>> Mavlink 로 보내고 있는 메시지 리스트 보기

    어떤 메시지를 어떤 업데이트 속도로 보내는지 확인할 수 있다.

    mavlink status streams

 

>> Mavlink 메시지를 보내는 장치 상태 보기

    아래 명령어로 어떤 instance가 어떤 장치로 보내는지 확인할 수 있다. (/dev/ttyS1)

    mavlink status

4. 영구적으로 특정 Mavlink 메시지를 추가하거나 Stream rate를 조절하는 방법 [2,3]

QGC에서 Mavlink Console 으로 세팅하는 것은 재부팅하면 초기화된다. 그렇다면 다른 방법으로, 시스템 시작 과정을 수정함으로써 이를 바꿔볼 수 있다. 달리 말하면 부팅할 때 메시지 수정하는 구문을 넣어두는 것이다. [2,3]

그 방법으로 Pixhawk에 장착된 MicroSD 카드에 부팅 옵션을 추가하는 것이다.

아래와 같이 해보자.

1. MicroSD 카드에 etc 폴더를 만든다.
2. etc 폴더에 extras.txt 파일을 만든다.
3. extras.txt 파일에 3번에서 만들었던 명령처럼 명령어 리스트를 구성해서 아래처럼 입력한다.

mavlink start -d /dev/ttyS1 -b 57600
mavlink stream -d /dev/ttyS1 -s ATTITUDE -r 20
mavlink stream -d /dev/ttyS1 -s GLOBAL_POSITION_INT -r 10
usleep 100000

명령어 리스트를 해석하면 다음과 같다.

1. 텔레메트리를 연결한 포트인 /dev/ttyS1 에 전송속도 57600 bps 으로 세팅하고 mavlink 메시지 전송을 시작한다.
2. 텔레메트리 포트에 ATTITUDE 메시지를 20Hz으로 전송하기 시작한다. (자세 정보)
3. 텔레메트리 포트에 GLOBAL_POSITION_INT 메시지를 10Hz으로 전송하기 시작한다. (지도 상 위치 정보)

4. 100,000 us (0.1s) 동안 쉰다.

 

Tip. QGC에서 위의 extras.txt 파일 만들기

Mavlink Console에서 아래와 같이 명령어를 입력한다.

# 폴더 만들기
cd /fs/microsd/
mkdir etc
cd etc
# extras.txt 파일 만들기
echo "mavlink start -d /dev/ttyS1 -b 57600" > extras.txt
echo "mavlink stream -d /dev/ttyS1 -s ATTITUDE -r 20" >> extras.txt
echo "mavlink stream -d /dev/ttyS1 -s GLOBAL_POSITION_INT -r 10" >> extras.txt
echo "usleep 100000" >> extras.txt
# extras.txt 파일 확인하기
cat extras.txt

 

파일을 만든 후, 재부팅하면 아래와 같이 잘 적용되었음을 확인할 수 있다.

 

 

Reference

[1] https://discuss.px4.io/t/increase-stream-rate-of-highres-imu-message/4789

[2] PX4, "System Startup/Customizing the System Startup", https://docs.px4.io/main/en/concept/system_startup.html#customizing-the-system-startup

[3] https://discuss.px4.io/t/how-to-adjust-the-sample-rate-of-distance-sensor-rangefinder/30575/5

 

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