10. Форматы и обмен сообщениями (MAVLink)

10.1. Назначение раздела

В этом разделе описаны сообщения MAVLink, используемые в системе UWB‑посадки: структура обмена, направления передачи и назначение сообщений. XML‑описания кастомных сообщений приведены в Приложении A.

10.2. Диаграмма обмена сообщениями

Ниже представлена схема взаимодействия компонентов системы (ридеры, LE, автопилот).

Оборудование РТЛС > 10. Форматы и обмен сообщениями (MAVLink) > 10_SW Architecture.png

Рисунок 10‑1 — Диаграмма обмена сообщениями системы.

10.3. Сообщения и направления обмена

Message Name	Direction	Description (RU)	Frequency
UWB_READER_CONFIG	Reader → LE	Конфигурация ридера: идентификатор/серийный номер, координаты FRD и прочие рабочие настройки ридера.	При запуске и при изменении
UWB_SITE_STATUS	Reader → LE	Состояние активного сайта: идентификатор и геодезические координаты площадки, координаты точки посадки в NED, текущий статус (inactive/active/error).	По событию (после уверенного приёма на площадке)
UWB_RANGE	Reader → LE	Массив измерений расстояний до реперов с идентификаторами, RSSI и метками времени; используется для расчёта координат в LE.	8 Гц (на ридер)
HEARTBEAT	Reader → LE	Контроль доступности ридера для LE.	1 Гц
TIMESYNC	Reader ↔ LE	Согласование временных меток между ридером и LE для корректной временной привязки измерений.	2 Гц (каждые 500 мс)
TIMESYNC	LE ↔ FCU	Синхронизация времени между LE и автопилотом для согласования временных меток.	2 Гц (каждые 500 мс)
HEARTBEAT	LE → FCU	Контроль доступности LE для FCU.	1 Гц
ATTITUDE_QUATERNION_COV	FCU → LE	Ориентация дрона (кватернион + ковариации); используется для преобразования NED → FRD.	Настройка LE (обычно 10–50 Гц)
HIGHRES_IMU	FCU → LE	Линейные ускорения, угловые скорости, магнитометр; для согласования движения с UWB‑позиционированием.	Настройка LE (обычно 10–100 Гц)
LANDING_TARGET	LE → FCU	Положение посадочной цели в СК FRD; используется автопилотом в режиме Precision Landing.	Настройка LE обычно 20 Гц

10.4. Особенности формирования и обработки сообщений

Reader → LE. Ридеры передают UWB_READER_CONFIG при запуске/смене настроек, затем циклически отправляют HEARTBEAT, а также телеметрию дистанций UWB_RANGE. При уверенном приёме на конкретной площадке ридер отправляет UWB_SITE_STATUS.
LE → FCU. LE объединяет измерения от всех ридеров, вычисляет позицию в системе NED, преобразует её в FRD с учётом ориентации от FCU и публикует LANDING_TARGET с частотой 20 Гц.
Синхронизация времени. Обмен TIMESYNC выполняется между LE и ридерами, а также между LE и FCU (интервал 500 мс).

10.5. Пример рабочего потока

Инициализация: ридеры присылают UWB_READER_CONFIG; LE устанавливает TIMESYNC и начинает получать HEARTBEAT от ридеров.
Активация сайта: при устойчивом приёме ридеры отправляют UWB_SITE_STATUS.
Позиционирование: ридеры передают потоки UWB_RANGE с периодом 20 Гц; LE вычисляет координаты и принимает ориентацию от FCU.
Передача в автопилот: LE публикует LANDING_TARGET с периодом 20 Гц; TIMESYNC LE↔FCU поддерживает согласование меток.

Приложение A. XML‑описания пользовательских сообщений

Ниже приведены XML‑определения сообщений, используемых между ридерами и LE.
Указаны только сообщения, задействованные в текущей архитектуре.

A.1. UWB_READER_CONFIG

<!-- [1] Reader (TG8 TOF Anchor) configuration -->
    <message id="42010" name="UWB_READER_CONFIG">
      <description>Configuration of the UWB reader mounted on the drone (position in body frame).</description>
      <field type="uint64_t" name="time_usec">Current system time [us]</field><!-- 0 if unknown -->
      <field type="uint32_t" name="reader_id">Reader serial number</field>
      <field type="float"    name="bx">Reader X in drone/body frame [m]</field>
      <field type="float"    name="by">Reader Y in drone/body frame [m]</field>
      <field type="float"    name="bz">Reader Z in drone/body frame [m]</field>
      <field type="uint16_t" name="seq">Sequence counter (increments on change)</field>
    </message>

A.2. UWB_SITE_STATUS

<message id="42011" name="UWB_SITE_STATUS">
  <description>Status of the active UWB landing/positioning site.</description>
  <field type="uint64_t" name="time_usec">Current system time [us]</field>
  <field type="uint64_t" name="first_seen_usec">Time when site first detected [us]</field>
  <field type="uint64_t" name="last_update_usec">Time of last site update [us]</field>
  <field type="uint32_t" name="site_id">Numeric site identifier</field>
  <field type="int32_t"  name="siteLon_e7">WGS84 longitude [degE-7]</field>
  <field type="int32_t"  name="siteLat_e7">WGS84 latitude [degE-7]</field>
  <field type="int32_t"  name="siteAlt_mm">Altitude MSL [mm]</field>
  <field type="float"    name="landX_m">Landing point X in site NED [m]</field>
  <field type="float"    name="landY_m">Landing point Y in site NED [m]</field>
  <field type="float"    name="landZ_m">Landing point Z in site NED [m]</field>
  <field type="uint8_t"  name="state" enum="UWB_SITE_STATE">0: inactive, 1: active, 2: error</field>
</message>

A.3. UWB_RANGE

<!-- [3] Single range measurement -->
    <message id="42012" name="UWB_RANGE">
      <description>Single UWB range measurement with optional site coordinates.</description>
      <field type="uint64_t" name="time_usec">LE-synchronized measurement time [us]</field><!-- 0 if unknown -->
      <field type="uint32_t" name="reader_id">Reader serial number</field>
      <field type="uint32_t" name="site_id">Site identifier</field>
      <field type="uint32_t" name="reper_id">Reper serial number</field>
      <field type="float"    name="reperX_m">Reper X in site NED [m]</field>
      <field type="float"    name="reperY_m">Reper Y in site NED [m]</field>
      <field type="float"    name="reperZ_m">Reper Z in site NED [m]</field>
      <field type="uint8_t"  name="tof_seq">TOF cycle sequence number</field>
      <field type="float"    name="range_m">Measured range [m]</field>
      <field type="int16_t"  name="rssi_dbm10">RSSI [dBm/10]</field>
      <field type="uint8_t"  name="range_class" enum="UWB_RANGE_CLASS">EMPTY:0, NLOS:1, UNDEF:2, LOS:3</field>
    </message>

Конец раздела 10.