[QGC] 深入解析 VTOL 任務規劃:搞懂 L 與 T 點的運作邏輯與定翼降落模式
在使用 QGroundControl (QGC) 規劃 VTOL(垂直起降固定翼)的自動任務時,很多飛手第一次操作都會遇到一個疑問:「為什麼我點了一個起飛,地圖上卻出現了兩個點(L 和 T)?而且 T 點還預設跑到了 300 公尺外?」
經過深入的測試與邏輯分析,這兩個點的設置其實牽涉到 VTOL 最核心的「轉態(Transition)」機制。這篇文章將整理這些重要的任務規劃邏輯,確保大家的飛行任務更安全。
一、 謎樣的 L 與 T:起飛與轉態的起點與終點
當我們在 QGC 選擇 VTOL Takeoff 指令時,地圖上會標示出 L 與 T:
- L (Launch) – 地面發射點: 這是飛機的物理起飛位置(Home)。飛機在此處啟動多軸馬達,執行垂直爬升 (Vertical Climb) 動作,直到達到設定的安全高度(例如 50m)。
- T (Takeoff) – 轉態完成點: 這才是 Mavlink 指令中真正的「第一個航點」。很多人誤以為 T 是開始轉態的地方,但實際上 T 是轉態的「目標終點」。
QGC 為什麼預設把 T 拉到 300 公尺外? 這段從 L 到 T 的連線,其實就是飛機的**「轉換走廊(Transition Corridor)」**。QGC 預設給予 300 公尺的緩衝空間,是為了讓飛機有足夠的距離完成加速與姿態轉換。
二、 VTOL 起飛的「慢動作」分解
為了確保安全,我們必須理解飛機在 L 與 T 之間到底做了什麼。標準的飛行邏輯如下:
- 垂直爬升 (At L): 飛機在 L 點原地垂直上升。
- 開始轉態 (Transition Start): 一旦到達指定高度,飛機立刻啟動後推馬達,機頭指向 T 點,開始加速。
- 加速與變形 (Acceleration): 在飛往 T 的途中,飛機持續加速。一旦空速(Airspeed)達到設定值(例如 15m/s),多軸馬達就會關閉並鎖定。
- 抵達 T 點 (Arrival): 當飛機通過 T 點時,它應該已經是完全的定翼飛行狀態 (Fixed Wing Mode),接著順暢地飛往 Mission 1。
規劃建議: 雖然預設是 300m,但如果場地受限,您可以將 T 點移近 L 點(例如 50m~100m),但必須確保該距離足夠讓飛機加速到定翼巡航速度,避免在未完成轉態前就急轉彎。
三、 定翼降落模式:完美的「切線離場」
除了起飛,VTOL 的降落規劃也有其獨特的邏輯。在 QGC 設定降落點時,系統通常會生成一個「帶有尾巴的圓圈」。這並非隨意的路徑,而是標準的 Fixed Wing Landing Pattern。
我們可以將其觀察分為三個階段(如附圖所示):
- 盤旋點 (Loiter to Altitude): 降落航線的入口是一個圓圈。飛機會以定翼模式在此盤旋,目的是消化多餘的高度與速度,並調整進場節奏。
- 切線離場 (Tangent Exit): 這是路徑規劃最精妙之處。飛機不會從圓心亂飛出去,而是會沿著圓的**「切線方向」**直線飛出。這確保了飛機從盤旋改為直線進場時,不需要做劇烈的大角度修正。
- 直線進場與轉態 (Approach & Land): 飛機沿著切線直飛向降落點 (Land Point)。通常在抵達降落點上方(或稍前)時,飛機會執行 Back-Transition(切換回多軸模式),最後垂直降落。
總結
理解 QGC 地圖上的每一個圖標,是無人機工程師的必修課。
- L 是腳下的起點,T 是空中的定翼起點。
- 降落圓圈是為了讓飛機優雅地「切線」滑入跑道。
掌握這些底層邏輯,我們在規劃自動任務時,就能更精準地預判飛機的行為,避免在轉態過程中發生意外。