# Программирование

<img src="../assets/programming.png" width=250 align=right>

Платформа БВС позволяет использовать [Raspberry Pi](raspberry.md) для того, чтобы запрограммировать автономный полет дрона. Чаще всего программа для автономного полета пишется на языке Python. Программа может [получать телеметрию](simple_offboard.md#get_telemetry) (заряд батареи, ориентацию, положение, скорости) и отправлять команды, например: [полететь в точку](simple_offboard.md#navigate), [установить ориентацию](simple_offboard.md#set_attitude), [установить угловую скорость](simple_offboard.md#set_rates).

Платформа основывается на [фреймворке ROS](ros.md), который обеспечивает связь между пользовательской программой и сервисами БВС, которые запущены в фоне в виде systemd-демона `clover`. Для связи с полетным контроллером используется пакет [MAVROS](mavros.md).

Для автономного полета в PX4 используется [режим OFFBOARD](modes.md#auto). API БВС переводит дрон в этом режим автоматически. В случае необходимости прерывания автономного полета, необходимо перевести дрон в любой другой режим, используя стик переключения режимов на пульте.

## Система позиционирования {#positioning}

Для того, чтобы дрон мог зависать на месте или летать между точками, необходимо использование системы позиционирования. Такая система вычисляет и сообщает дрону, где он находится. БВС предполагает использование нескольких систем позиционирования: [optical flow](optical_flow.md) (используется [камера](camera.md) и [лазерный дальномер](laser.md)), [визуальные маркеры](aruco.md) (используется камера и маркеры, наклеенные на пол или потолок), GPS и других.

### Optical flow

Принцип работы optical flow основан на вычислении сдвигов между соседними кадрами с камеры и передачи этой информации в полетный контроллер для дальнейшего расчета смещения дрона относительно изначальной точки.

Для настройки этой системы позиционирования обращайтесь к [соответствующей статье](optical_flow.md).

### ArUco-маркеры

Технология визуальных маркеров позволяет рассчитать позицию дрона относительно распознанных маркеров и передать эту информацию в полетный контроллер.

Читайте [цикл статей про ArUco-маркеры](aruco.md) для получения подробностей.

### GPS (уличный полет)

Использование GPS позволяет также использовать для навигации глобальные координаты – широту и долготу (функция [`navigate_global`](simple_offboard.md#navigate_global)).

Основная статья: [подключение GPS](gps.md).

## Автономный полет {#flight}

> **Info** Для изучения языка программирования Python можно обратиться к [самоучителю](https://pythonworld.ru/samouchitel-python).

После настройки системы позиционирования становится возможным написание скриптов для автономных полетов. Для выполнения скриптов [подключитесь в Raspberry Pi по SSH](ssh.md).

Перед первым полетом рекомендуется проверить конфигурацию БВС при помощи [утилиты selfcheck.py](selfcheck.md):

```bash
rosrun clover selfcheck.py
```

Для того, чтобы запустить Python-скрипт, используйте команду `python3`:

```bash
python3 flight.py
```

Пример программы для полета (взлет, пролет вперед, посадка):

```python
import rospy
from clover import srv
from std_srvs.srv import Trigger

rospy.init_node('flight')

get_telemetry = rospy.ServiceProxy('get_telemetry', srv.GetTelemetry)
navigate = rospy.ServiceProxy('navigate', srv.Navigate)
navigate_global = rospy.ServiceProxy('navigate_global', srv.NavigateGlobal)
set_position = rospy.ServiceProxy('set_position', srv.SetPosition)
set_velocity = rospy.ServiceProxy('set_velocity', srv.SetVelocity)
set_attitude = rospy.ServiceProxy('set_attitude', srv.SetAttitude)
set_rates = rospy.ServiceProxy('set_rates', srv.SetRates)
land = rospy.ServiceProxy('land', Trigger)

# Взлет на высоту 1 м
navigate(x=0, y=0, z=1, frame_id='body', auto_arm=True)

# Ожидание 3 секунды
rospy.sleep(3)

# Пролет вперед 1 метр
navigate(x=1, y=0, z=0, frame_id='body')

# Ожидание 3 секунды
rospy.sleep(3)

# Посадка
land()
```

> **note** Функция navigate не ожидает, пока дрон долетит до целевой точки; скрипт продолжит выполнение сразу. Для блокирующей версии смотрите пример функции [`navigate_wait`](snippets.md#navigate_wait).

Обратите внимание, что параметр `auto_arm` установлен на `True` только у первого вызова функции `navigate`. Этот параметр армит дрон и переводит его в режим автономного полета (OFFBOARD).

Параметр `frame_id` задает систему координат, относительно которой задаются целевая точка для полета дрона:

* `body` связана с корпусом дрона;
* `navigate_target` связана с предыдущей целевой точкой полета;
* `map` связана с локальной системой координат дрона;
* `aruco_map` связана с картой ArUco-маркеров;
* `aruco_N` связана ArUco-маркером с ID=N.

Подробности описаны в статье "[Системы координат](frames.md)".

Полное описания API БВС приведено в статье ["Автономный полет"](simple_offboard.md).

> **Hint** В БВС также доступна поддержка [блочного программирования](blocks.md) автономных полетов.

## Дополнительное оборудование

Платформа БВС также имеет API для работы с периферией. Читайте соответствующие статьи для подробностей:

* [работа со светодиодной лентой](leds.md);
* [лазерный дальномер](laser.md);
* [GPIO](gpio.md);
* [ультразвуковой дальномер](sonar.md);
* [камера](camera.md).