传感模块：MATEKSYS Optical Flow & LIDAR 3901-L0X

• 1. 模块介绍
• 2. 规格参数
• 3. 使用方法
• • Step1: 接线方式
  • Step2: 安装方式
  • Step3: 使用范围
• 4. 存在问题
• • 4.1 MATEKSYS 3901-L0X 输出协议格式？
  • • 4.1.1 支持光流计协议(iNav-CXOF)
    • 4.1.2 支持光流计+激光测距协议(ArduPilot-UP)
  • 4.2 iNav & ArduPilot使用该模块存在什么问题?
  • 4.3 如何合理的匹配飞控固件?

这里主要针对模块使用过程中遇到的问题做一些整理和总结。

1. 模块介绍

详见: MATEKSYS Optical Flow & LIDAR 3901-L0X

其主要硬件构成：

1. PMW3901 Optical Flow Sensor --> SPI
2. VL53L0X Lidar Sensor --> I2C
3. STM32L051/STM32F051 --> TTL(UART)

2. 规格参数

PMW3901

Field of view: 42 degree
Working range: > 80 mm
Minimum Illumination: >60Lux

VL53L0X

Field of view: 27 degree
Working range: 20 mm ~ 2000 mm

模块参数

Input voltage: 4.5~5.5V
Power Consumption: 40mA
Size: 3612mm (F051 version) 2g
Size: 3613mm (L051 version) 2g

3. 使用方法

根据官网描述和规格分析，我们大致可以知道该模块的使用步骤如下：

Step1: 接线方式

传感模块：Tx/Rx/GND/VCC与飞控对应引脚相接

Step2: 安装方式

1. 光流计安装方向与机头保持一直，且安装在航模底部。
2. 激光测距距离地面高度保持20mm以上。
   

Step3: 使用范围

鉴于以下细节规格：

光流计 > 80 mm
激光测距 20 mm ~ 2000 mm
气压计 10cm以内存在气垫效应

整体上要做到定点定高的悬停功能存在以下局限：

1. 激光测距使能：20mm ~ 80mm ==》VL53L0X定高稳定，定位漂移
2. 激光测距使能：80mm ~ 2000mm ==》VL53L0X定高稳定，定位稳定
3. 激光测距使能：> 2000mm ==》Baro定高，定位稳定
4. 激光测距【不】使能：< 80mm ==》Baro定高，定位漂移
5. 激光测距【不】使能：> 80mm ==》Baro定高，定位稳定

4. 存在问题

基于使用，以及传感应用逻辑，有以下问题：

4.1 MATEKSYS 3901-L0X 输出协议格式？

4.1.1 支持光流计协议(iNav-CXOF)

  +---------------------------+|      header (0xFE)        |+---------------------------+|number of data bytes (0x04)|+---------------------------+|     x-motion high byte    |+---------------------------+|     x-motion low byte     |+---------------------------+|     y-motion high byte    |+---------------------------+|     y-motion low byte     |+---------------------------+|         checksum          |+---------------------------+|      surface quality      |+---------------------------+|       footer (0xAA)       |+---------------------------+

4.1.2 支持光流计+激光测距协议(ArduPilot-UP)

  +------------------------------+|   up  header 1 (0xFE)        |+------------------------------+|   up  header 2 (0x0A)        |+------------------------------+|  flow_x_integral low byte    |+------------------------------+|  flow_x_integral high byte   |+------------------------------+|  flow_y_integral low byte    |+------------------------------+|  flow_y_integral high byte   |+------------------------------+|integration_timespan low byte |+------------------------------+|integration_timespan high byte|+------------------------------+|     distance_z low byte      |+------------------------------+|     distance_z high byte     |+------------------------------+|     optical flow valid       |+------------------------------+|    distance credibility      |+------------------------------+|            XOR               |+------------------------------+|        footer (0x55)         |+------------------------------+

4.2 iNav & ArduPilot使用该模块存在什么问题?

目前从协议格式及代码角度，CXOF & UP协议不兼容。

从兼容性角度看：

ArduPilot代码中，有CXOF协议可以配置。
iNav代码中，尚未支持UP协议。

4.3 如何合理的匹配飞控固件?

从光流和测距传感类型支持广度角度看Ardupilot支持的更好，而iNav在测距传感主要停留在直接使用I2C的测距芯片srf10 tof10120 us42 vl5310x vl5311x，虽然benewake串行协议，但是价格相对略贵。

鉴于上述情况，如果iNav希望使用MATEK 3901-L0X模块，就需要硬件上确认如何使能VL53L0X 芯片，并通过I2C将数据传输到飞控上。

注：VL53L0X 可能与STM32L051/STM32F051连接，至于STM32是否固件上操做，完全取决于硬件的使能方法。该信息从官网资料上看，并未给出。

该模块使用的参考视频详见：Beginners Guide To Optical Flow Sensor with LIDAR on Drone | MATEKSYS 3901-L0X Optical Flow & LIDAR