Протокол MAVLink: как аппарат разговаривает со станцией

Понимание протокола объясняет почти все «странности» в поведении программы: задержки, потери, зависшую телеметрию и конфликты в групповых полётах.

MAVLink не гарантирует доставку телеметрии: потерянный пакет просто теряется. Именно поэтому вы всегда видите прошлое, а не текущее состояние аппарата.

Содержание

1. Цели урока

После этого урока вы будете понимать:

чем MAVLink 2 отличается от первой версии
какие сообщения передаются и с какой частотой
как ползунки Telemetry Rates связаны с конкретными сообщениями
как работает адресация SYSID и почему это важно в группе
где в программе искать параметры адресации и как они называются в свежих прошивках
как пользоваться MAVLink Inspector для оценки канала

↑ К оглавлению

2. Зачем оператору знать про MAVLink

MAVLink (Micro Air Vehicle Link) — это протокол обмена сообщениями между аппаратом и наземной станцией. Понимание его устройства нужно не только ради теории: почти все «странности» в поведении Mission Planner объясняются свойствами протокола.

Основные характеристики:

бинарный, компактный: типовой пакет 10–60 байт;
без гарантии доставки: потерянный пакет просто теряется, повторной передачи нет (кроме параметров и миссий, где протокол выше уровнем);
потоковый: телеметрия передаётся периодически с заданной частотой, а не по запросу;
адресуемый: каждый узел имеет SYSID (идентификатор системы) и COMPID (идентификатор компонента).

Версия	Особенности
MAVLink 1	Заголовок 6 байт, контрольная сумма 2 байта, до 255 типов сообщений. Устарел
MAVLink 2	Заголовок 10 байт, расширяемые поля, подпись пакетов, до 16 777 215 типов сообщений. Широко используется с ArduPilot 4.0 (поддержка добавлена в 3.6)

Параметр SERIALx_PROTOCOL = 2 включает MAVLink 2 на соответствующем порту, = 1 — MAVLink 1.

↑ К оглавлению

3. Ключевые сообщения

MAVLink Inspector (SETUP → Advanced → MAVLink Inspector) содержит состояние параметров, которые дают понимание, что происходит в канале. Ctrl+F - на вкладке DATA вызовет окно temp из которого также доступен Mavlink Inspector:

Ниже некоторые ссобщения:

Сообщение	Содержимое	Частота
`HEARTBEAT`	Тип аппарата, режим, статус армирования	1 Гц, обязательно
`ATTITUDE`	Крен, тангаж, курс и угловые скорости	4–10 Гц
`GLOBAL_POSITION_INT`	Широта, долгота, высота, скорости	3–5 Гц
`GPS_RAW_INT`	Сырые данные GNSS, тип решения, HDOP, число спутников	2–5 Гц
`SYS_STATUS`	Напряжение, ток, остаток, загрузка процессора, состояние датчиков	2 Гц
`VFR_HUD`	Сводка для HUD: скорость, высота, курс, газ	4 Гц
`STATUSTEXT`	Текстовые сообщения — то, что видно во вкладке Messages	По событию
`PARAM_VALUE`	Значение одного параметра	При запросе
`MISSION_ITEM_INT`	Один пункт миссии	При обмене миссией
`COMMAND_LONG` / `COMMAND_INT`	Команда аппарату (arm, takeoff, set mode)	По действию
`RC_CHANNELS`	Положения каналов пульта	2–5 Гц
`SERVO_OUTPUT_RAW`	Выходы на ESC и сервоприводы	2–5 Гц
`VIBRATION`	Уровни вибрации по осям и счётчики clipping	1–2 Гц
`EKF_STATUS_REPORT`	Дисперсии оценок фильтра	2 Гц

MAVLink Inspector как измеритель канала: В окне Inspector рядом с каждым типом сообщения показана фактическая частота приёма. Если вы запросили ATTITUDE на 10 Гц, а Inspector показывает 3 Гц, канал перегружен — уменьшайте частоты потоков или повышайте air speed модема.

↑ К оглавлению

4. Потоки и частоты

Аппарат не отправляет каждое сообщение по отдельному расписанию. Сообщения сгруппированы в потоки, и частота задаётся сразу всей группе. Это объясняет, почему нельзя ускорить одну величину, не ускорив десяток соседних.

Пять полей CONFIG → Planner → Telemetry Rates управляют именно потоками. Ниже — что реально стоит за каждым полем.

Поле в Planner	Поток	Какие сообщения ускоряет
`Attitude`	EXTRA1 и EXTRA2	`ATTITUDE`, `AHRS2`, `RPM`, `AOA_SSA`, `ESC_TELEMETRY`, `PID_TUNING`, а также `VFR_HUD`
`Position`	POSITION	`GLOBAL_POSITION_INT`, `LOCAL_POSITION_NED`
`Mode/Status`	EXTENDED_STATUS	`SYS_STATUS`, `POWER_STATUS`, `MEMINFO`, `GPS_RAW_INT`, `NAV_CONTROLLER_OUTPUT`, `FENCE_STATUS`, текущая точка маршрута
`RC`	RC_CHANNELS	`RC_CHANNELS`, `SERVO_OUTPUT_RAW`
`Sensor`	RAW_SENSORS и EXTRA3	`RAW_IMU`, `SCALED_PRESSURE`, `AIRSPEED`, а также `EKF_STATUS_REPORT`, `VIBRATION`, `BATTERY_STATUS`, `WIND`, `RANGEFINDER`, `SYSTEM_TIME`

Почему вибрации и дисперсии EKF обновляются медленно: оба сообщения лежат в потоке EXTRA3 вместе с ветром, дальномером и состоянием батареи. Поднять частоту только вибраций невозможно — придётся ускорить всю группу. В поле Sensor по умолчанию стоит 2 Гц, и это разумный компромисс.

Те же частоты хранятся и в параметрах самого аппарата — по одному набору на каждый канал связи. В прошивках до 4.7 они назывались SR0_*…SR9_*, начиная с 4.7 — MAV1_*…MAV10_*.

Поток	Параметр (4.6.x)	Параметр (4.7+)
Attitude	`SR1_EXTRA1`	`MAV2_EXTRA1`
VFR_HUD	`SR1_EXTRA2`	`MAV2_EXTRA2`
Датчики и EKF	`SR1_EXTRA3`	`MAV2_EXTRA3`
Положение	`SR1_POSITION`	`MAV2_POSITION`
Статус	`SR1_EXT_STAT`	`MAV2_EXT_STAT`
Каналы RC	`SR1_RC_CHAN`	`MAV2_RC_CHAN`
Сырые датчики	`SR1_RAW_SENS`	`MAV2_RAW_SENS`

Цифра в имени — это номер канала связи, а не порта: первый набор относится к USB, второй обычно к первому телеметрийному порту. Подняв частоты «для радио», легко по ошибке нагрузить USB-канал и не увидеть никакого эффекта в поле. Проверяйте фактический результат в MAVLink Inspector, а не в настройках.

Правило распределения полосы: радиомодем на 57600 бод отдаёт около 4–5 кбайт/с полезной нагрузки. Этого хватает на комфортные 4 Гц по Attitude и 2–3 Гц по остальному. Всё, что выше, начинает вытеснять другие сообщения: сначала растёт задержка текстовых сообщений, затем начинают теряться пакеты параметров и миссии.

↑ К оглавлению

5. Идентификаторы систем

Каждый узел в сети MAVLink имеет адрес. Для одиночного аппарата это неважно, но как только на площадке появляется второй борт или компаньон-компьютер, адресация становится критичной.

Параметр (4.6.x)	Параметр (4.7+)	Смысл	По умолчанию
`SYSID_THISMAV`	`MAV_SYSID`	Идентификатор данного аппарата	1
`SYSID_MYGCS`	`MAV_GCS_SYSID`	Идентификатор наземной станции, от которой принимаются команды	255
`SYSID_ENFORCE`	`MAV_OPTIONS`, бит 0	Игнорировать пакеты от чужих идентификаторов	0 (выключено)
—	`MAV_GCS_SYSID_HI`	Верхняя граница диапазона идентификаторов станции	0
`TELEM_DELAY`	`MAV_TELEM_DELAY`	Задержка запуска телеметрии, с	0

Групповые полёты: При работе нескольких аппаратов в общем радиоканале каждому обязательно назначается уникальный идентификатор — SYSID_THISMAV, в прошивках 4.7 и новее MAV_SYSID (1, 2, 3…). Иначе Mission Planner будет получать телеметрию от нескольких бортов, считая её одним аппаратом: HUD начнёт «прыгать», а команды уйдут не туда. Для полётов в группе включайте также строгую проверку: SYSID_ENFORCE = 1 либо MAV_OPTIONS = 1. Всё правится в CONFIG → Full Parameter List.

Где найти параметры в программе

Отдельной страницы настройки для них нет. Все три правятся только в общем редакторе:

CONFIG → Full Parameter List → поле Search → ввести SYSID. Либо выбрать ветку SYSID_ в дереве префиксов слева. В прошивках 4.7 и новее искать нужно по MAV_.

Порядок работы обычный: нашли строку, изменили значение в колонке Value, нажали Write Params, перезагрузили автопилот. Все эти параметры вступают в силу только после перезагрузки.

Поиск понимает регулярные выражения: поле Search ищет без учёта регистра сразу по имени, значению и описанию, срабатывая от двух символов. Символ вертикальной черты работает как «или», поэтому запрос SYSID|MAV_SYSID|MAV_GCS найдёт параметры и в старых, и в новых прошивках за один раз.

Что изменилось в прошивке 4.7

Начиная с ArduPilot 4.7 группа параметров MAVLink переименована: префикс SYSID_ заменён на MAV_. Значения переносятся автоматически при первой загрузке новой прошивки, поэтому настройки не теряются — меняется только имя. Подробнее о переименованиях по всему набору параметров — в уроке 7.

Появился диапазон вместо одного идентификатора. Параметр MAV_GCS_SYSID_HI задаёт верхнюю границу идентификаторов, считающихся наземной станцией. Если он меньше MAV_GCS_SYSID, станцией считается ровно одно значение — как прежде. Если больше или равен, станциями считается весь диапазон включительно. Это нужно, когда с аппаратом одновременно работают оператор и компаньон-компьютер.

Строгая проверка стала битовой маской. Прежний SYSID_ENFORCE = 1 теперь записывается как MAV_OPTIONS = 1: бит 0 означает «принимать MAVLink только от систем с разрешёнными идентификаторами».

Что именно ограничивает идентификатор станции: вопреки распространённому мнению, параметр управляет не всей связью, а тремя вещами — срабатыванием GCS-failsafe, приёмом RC-override (подмены каналов пульта) и приёмом ручного управления, в том числе с джойстика. Телеметрию аппарат продолжает отправлять всем. Полная блокировка чужих пакетов включается отдельно: SYSID_ENFORCE = 1, в прошивках 4.7 и новее — бит 0 в MAV_OPTIONS.

Идентификатор самой станции

Есть парный момент, который часто упускают. MAV_GCS_SYSID задаёт, какой идентификатор аппарат ждёт от станции. А то, каким идентификатором представляется сама программа, настраивается не в параметрах аппарата, а в настройках Mission Planner:

CONFIG → Planner → GCS ID, по умолчанию 255. Это настройка самой программы: она не пишется в автопилот и не требует нажатия Write Params.

Эти два числа должны совпадать.

Типовая ошибка при настройке группы: оператор меняет идентификатор станции в параметрах аппарата и включает строгую проверку, но забывает поправить GCS ID в самой программе. Результат выглядит загадочно: телеметрия идёт, HUD живой, а джойстик не работает и GCS-failsafe не срабатывает. Причина в том, что аппарат принимает пакеты, но не считает их пришедшими от «своей» станции.

↑ К оглавлению

6. Практика

Задания выполняются в симуляторе SITL и не требуют реального аппарата.

Задание 6.1. Измерение канала

Выполняется в симуляторе SITL, реальный аппарат не требуется

Откройте MAVLink Inspector и найдите HEARTBEAT, ATTITUDE и VFR_HUD. Запишите фактические частоты.
Измените поле Attitude в Telemetry Rates с 4 на 10 Гц и посмотрите, какие сообщения ускорились вместе с ним.
Объясните, почему изменилась частота VFR_HUD, хотя вы его не трогали.
Верните исходные значения.

Задание 6.2. Адресация

Выполняется в симуляторе SITL, реальный аппарат не требуется

Найдите в Full Parameter List параметры адресации. Запишите, под какими именами они существуют в вашей прошивке.
Измените идентификатор аппарата на 2, запишите параметры и перезагрузите автопилот.
Проследите, что программа переподключилась и корректно показывает новый идентификатор.
Найдите поле GCS ID в настройках программы и объясните, чем оно отличается от параметра аппарата.
Верните идентификатор обратно на 1.

↑ К оглавлению

7. Проверьте себя

Сформулируйте ответ своими словами, прежде чем сверяться со справочником ответов.

Почему оператор всегда видит прошлое состояние аппарата, а не текущее?
Чем MAVLink 2 отличается от первой версии и каким параметром переключается версия?
Почему нельзя поднять частоту обновления вибраций, не затронув другие величины?
Что означает цифра в имени параметра частоты потока и почему её легко перепутать с номером порта?
Где в программе найти параметры адресации и почему поиск по SYSID может ничего не дать?
На что именно влияет идентификатор наземной станции и что он при этом не ограничивает?
Чем поле GCS ID в настройках программы отличается от параметра аппарата и что будет при их расхождении?
Какие параметры нужно задать каждому борту перед групповым полётом в общем радиоканале?

↑ К оглавлению

8. Чек-лист самопроверки

Урок освоен, если каждый пункт выполнен на практике:

Знаю назначение HEARTBEAT, ATTITUDE, STATUSTEXT
Умею открыть MAVLink Inspector и оценить фактические частоты
Понимаю связь между полями Telemetry Rates и конкретными сообщениями
Нашёл параметры адресации в Full Parameter List и знаю их имена для своей прошивки
Понимаю разницу между идентификатором станции в параметрах аппарата и полем GCS ID в программе
Понимаю роль идентификатора аппарата при полётах нескольких бортов

Результат: все пункты выполнены — переходите к следующему уроку.

↑ К оглавлению

9. Что дальше

Предыдущий урок: 5. Экраны PLAN, SETUP и CONFIG
Следующий урок: 7. Система параметров ArduPilot
Полный перечень тем: Содержание курса

↑ К оглавлению

мод. : Воскресенье, 16 августа 2026