APM:Compter 비행모드(Flight Mode)

이 글은 APM:Copter (즉, ArduPilot 중 멀티콥터용 모듈)에 들어 있는 여러가지 비행모드를 해설한 글입니다. 원본 글은 여기입니다.

APM:Copter 에는 14개의 비행 모드가 있습니다. (NAZA M V2에 단 3개가 있는 것에 비해 정말 많네요. 아... 엊그제 Follow Me 모드와 POI 모드 두개가 더 추가되었습니다.) 이중 10개 정도가 자주 사용된다고 합니다. 

참고로 비행모드 설정방법은 여기를 확인하시기 바랍니다.

Stabilize Mode(평형모드)

• 기체 조종을 완전히 수동으로. 단 roll 과 pitch는 자동으로 평형을 잡아줌
• 바람이 불 경우, roll 과 pitch를 계속 조종해야 함
• yaw를 조종하면 방향이 바뀌고 손을 놓으면 그 방향으로 유지됨
• throttle 값이 평균 모터 속도값으로 사용됨. 고도를 유지하려면 throttle도 계속 조종해야 함.
• 조종하기가 쉽지 않으므로 초보의 경우엔 Alt hold 혹은 Loiter 모드를 사용할 것

Stabilize 모드에 관한 자세한 내용, 튜닝방법은 여기를 보라.

Alt Hold Mode(고도 유지 모드)

• roll/pitch/yaw를 조종할 수 있음. 고도를 일정수준에서 유지시켜줌
• roll/pitch/yaw의 조종은 Stabilize Mode와 동일
• 고도는 기압계(barometer)를 이용하여 측정. 날씨 급변할 경우 고도 흔들릴 수 있음. Sonar가 장착되어 있고 8미터 이하인 경우 Sonar 값을 사용
• 쓰로틀 스틱이 40-60% 범위내에 있으면 현재 고도가 유지됨.

Loiter Mode(위치 고정 모드)

• 현재의 위치, 방향 및 고도를 유지. 기체를 조종할 수 있으며 스틱을 놓으면 그 위치를 지킴
• GPS 신호가 좋고, 자기장 간섭이 적으며, 진동이 없어야 좋은 결과를 얻을 수 있음.
• Pitch/Roll을 조종하면 수평위치를 바꿀 수 있음
• Throttle을 사용하여 수직위치 변경 (Alt Hold 모드와 동일)
• 방향은 Yaw 로 조종.

RTL(Return to Launch) Mode(집으로 모드)

• 현재 위치에서 떠나, Home 위치(arming 한 위치) 위로 돌아옴
• 15 미터 이하일 경우엔 15미터를 상승한 후 돌아오고, 더 높을 때는 그 고도를 유지하여 돌아옴

• 반드시 GPS Lock 이 된 후 기동해야 함. (compass 없는 경우 APM의 파란색 LED가 계속 켜져 있음. compass 있는 경우에는 파란색 LED가 계속 깜박임)
• RTL_FINAL_ALT 를 0으로 하면 자동으로 착륙

Auto Mode(자동 모드)

• 오토파일럿에 미리 프로그램된 미션 스크립트(mission script)에 따라 이동하는 모드. 미션 스크립트는 운항명령(navigation command), 즉 웨이포인트(waypoint)와, DO 명령(사진 촬영과 같이 콥터의 위치와는 관계없는 명령)으로 구성된다.
• 미션 스크립트에 관한 정보는 여기 참고

• 자동모드는 고도유지 모드와 로이터 모드를 포함하므로, 이 두가지가 잘 되는 것을 확인한 후 사용할 것
• 진동 level 과 전자나침반 level 이 적정한 수준인지를 포함한 모든 요구사항이 만족되어야 하며, GPS의 HDOP가 2.0 이하이어야 함.
• 자동모드도 비행모드 설정 스위치로 설정해야 함
• 멀티곱터가 지상에 있는 상태에서 시작한다면, throttle을 최대 아래로 하고, Auto 모드로 설정한 후, throttle을 올린다. throttle이 0 이상이 되는 순간부터 mission을 수행한다.
• 공중에 떠 있는상태에서 시작한다면, 모드 스위치를 Auto로 돌리는 순간부터 첫번째 명령을 수행한다. 첫번째 명령이 Take off(이륙)인데 이미 공중에 떠 있는 상태라면 이를 완료했다고 판단하고 두번째 명령부터 수행한다.
• 자동모드를 수행중 조종기에서 다른 모드(Loiter 등)로 바꾸면 즉시 콘트롤을 할 수 있다. 이상태에서 다시 자동모드로 돌리면 맨처음 명령부터 다시 수행한다.
• 미션 수행중에는 roll 과 pitch 명령은 무시한다. yaw의 명령은 조종기로 지정할 수 있다. (콥터 방향, 즉 카메라의 방향 수정가능) 단 다음 Waypoint로 가면 autopilot에서 다시 콘트롤한다.

Acro Mode(아크로 모드)

• 아크로모드는 RC 스틱으로 회전 각속도를 조정함. 스틱을 놓으면 현재의 기울기 유지. 
• Flips Rolls와 같은 곡예비행, 부드럽고 빠른 콘트롤이 필요한 FPV 등에 유용
• throttle은 완전 매뉴얼. 기체가 기울어져도 보상을 하지 않음. throttle을 최소로 내리면 모터가 최저속도로.
• 아크로 모드는 로칼 좌표계. 기체를 기준으로 r/p/y가 정해짐. 반면 스포츠 모드는 지구를 기준으로 정해짐
• 가장 조종하기가 힘듦. 

Sport Mode(스포츠 모드)

• 고도 고정 모드(Alt hold) + 비율 조정 안정화(rate controlled stabilize)
• FPV를 날리거나, dolly shot 혹은 fly by 등의 기법으로 촬영할 때 유용하도록 개발됨. 기체를 특정한 각도로 설정하면 그것이 유지됨
• 조종기로 roll, pitch, yaw로 회전률을 설정할 수 있음. 스틱을 놓아도 고도는 유지됨
• 45도 이상 기울어지지는 않음
• 고도에 대해서는 고도 고정모드와 동일. 따라서 Throttle 이 중앙에서 10% 범위내에 있으면 고도가 유지됨

Drift 모드(드리프트 모드)

• 멀티콥터를 자동 coordinated turn 이 되는 비행기처럼 날릴 수 있음
• Yaw 와 Pitch는 조종할 수 있으나, Roll은 AutoPilot이 자동으로 조종. Mode 2를 사용할 경우 하나의 스틱만으로 직관적으로 콘트롤 할 수 있음.
• 평형모드(Stablize Mode)와 같이 throttle을 마음대로 조종가능.

Guided Mode(가이드 모드)

• 전통적인 비행모드가 아님. 스위치에 할 수 없음.
• 가이드 모드는 지상국(Mission Planner 등)과 Telemetry radio가 있어야 함.
• Mission planner 지도에서 지점을 찍으면 그곳으로 이동함. 위치에 도착하면 hovering.
• Follow me 모드도 가이드 모드를 사용함.
• 좀 더 자세한 내용은 별도의 문서를 참고할 것

Circle Mode(원 모드)

• 지정한 점을 중심으로 회전. 이때 기체 앞방향이 지정한 점을 향함.
• CIRCLE_RADIUS로 지정할 수 있는데, 0으로 지정하면 그 지점에서 360도 회전함
• roll 과 pitch 에 대해서는 콘트롤 불가. 높이 조정은 가능

Pos Hold Mode

• AC3.2에서 새로 등장한 모드 
• Loiter(위치 고정 모드)와 거의 비슷(위치/방향/고도가 일정하게 유지됨) 그러나 스틱을 조작하면 곧바로 기울기 각도로 반영되어 훨씬 자연스러운 느낌.
• Loiter 모드는 수평이동 속도를 제어하는데, Pos Hold 모드는 기울기 각을 제어함

Land Mode (착륙 모드)

• 10미터 까지는 일반 Alt Hold 모드 (WPNAV_SPEED_DN에서 지정한 속도로)에 따라 하강함.
• 10미터 이하에서는 LAND_SPEED에 지정한 속도로 하강
• 지면에 도달하면 자동으로 모터를 끄고 disarm. 

Brake Mode(브레이크 모드)

• 브레이크 모드를 켜면 가능한 한 빨리 정지. GPS/나침반/무진동이 필요함. 
• 콘트롤러를 조작할 수 없음. 다른 모드로 바꾸어야만 조작가능

Follow Me Mode(추적 모드)

• 내가 움직이면 멀티콥터가 따라오게 함. telemetry radio 와 지상국이 필요. PC, Mac 등을 사용할 수도 있으나, 휴대폰이나 타블렛을 지상국으로 사용하는 게 편함
• 필요한 장비
• telemetry 가 달린 멀티콥터
• 랩탑
• GPS USB dongle. 

Simple and Super Simple Mode

• 멀티콥터의 방향과 관계없이 조종자의 위치를 기준으로 조종. 조종에 익숙하지 않은 초보자나, 아주 멀리 있어 방향을 확인하기 힘든 경우에 유용
• Simple 모드와 Super Simple 모드는 아크로 모드와 드리프트 모드를 제외하고 다른 모드와 함께 사용할 수 있음.
• Simple Mode는 멀티콥터 이륙시 방향을 기준으로 전자나침반에 따라 이동함
• Super Simple Mode는 이륙지점을 기준으로 (GPS 신호가 좋아야함).