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导读

本文围绕 PX4-Autopilot 的 VTOL（垂直起降）飞行器在 Land（着陆）模式下的完整行为展开，说明 VTOL 如何在固定翼（FW）模式与多旋翼（MC）模式之间按需切换着陆形态，并深入讲解核心参数NAV_FORCE_VT的作用机制与源码实现。读完本文，你将掌握 VTOL 着陆模式的触发条件、模式切换时序、全部相关参数及其默认值与取值范围，并能依据实际机型与作业场景正确配置着陆行为。

一、VTOL 着陆模式概述

在 PX4 中，Land（着陆）飞行模式会引导飞行器在模式被激活的位置着陆，着陆后默认在短暂超时后自动解锁（disarm）。对于 VTOL 飞行器，这一模式有一个区别于纯固定翼或纯多旋翼的关键特性：VTOL 会按照当前所处飞行阶段，分别继承固定翼与多旋翼的着陆行为。

原文档（docs/en/flight_modes_vtol/land.md）明确指出：

A VTOL follows the land mode behavior and parameters of Fixed-wing when in FW mode, and of Multicopter when in MC mode.

也就是说：

• 当 VTOL 处于固定翼模式（FW mode）时，着陆行为与参数完全遵循 固定翼 Land 模式；
• 当 VTOL 处于多旋翼模式（MC mode）时，着陆行为与参数完全遵循 多旋翼 Land 模式。

同时，默认情况下，处于 FW 模式的 VTOL 会在真正触地前先完成向 MC 的过渡（back transition），再以多旋翼方式完成最终着陆。这正是NAV_FORCE_VT参数的用武之地：它决定 VTOL 是强制以多旋翼形态完成起降，还是允许以固定翼形态直接着陆。

二、NAV_FORCE_VT：VTOL 着陆模式的核心参数

2.1 参数定义与默认值

VTOL 专属的着陆参数只有一个：NAV_FORCE_VT。其官方定义为：

该参数定义于 src/modules/navigator/navigator_params.yaml：

NAV_FORCE_VT: description: short: Force VTOL mode takeoff and land type: boolean default: 1

默认值为1，即默认启用。这意味着：只要参数保持默认，VTOL 无论当前处于何种飞行阶段，起飞与着陆都会被强制引导为多旋翼形态执行——固定翼模式下切到 Land 模式后，飞机会先过渡回悬停（back transition），再按多旋翼规则降落。

2.2 源码中的判定逻辑

NAV_FORCE_VT的实际判定逻辑位于 src/modules/navigator/navigator_main.cpp 的Navigator::force_vtol()方法：

bool Navigator::force_vtol() { return _vstatus.is_vtol && (_vstatus.vehicle_type == vehicle_status_s::VEHICLE_TYPE_FIXED_WING || _vstatus.in_transition_to_fw) && _param_nav_force_vt.get(); }

从源码结构可以推断出以下行为：

• force_vtol()只在飞机确实是 VTOL且当前处于固定翼形态或正在向固定翼过渡时才可能返回true；
• 最终结果由_param_nav_force_vt.get()决定——参数为1时，navigator 会在这些阶段强制走多旋翼路径；
• 若将NAV_FORCE_VT设为0，则 VTOL 在固定翼形态下将按纯固定翼规则处理相关导航逻辑（包括着陆、GPS 失效兜底等）。

一个旁证是 src/modules/fw_mode_manager/fw_mode_manager_params.yaml 中FW_GPSF_LT（GPS 失效盘旋时间）的参数描述：

Does only apply for fixed-wing vehicles orVTOLs with NAV_FORCE_VT set to 0.

这从侧面印证：NAV_FORCE_VT = 0会让 VTOL 在固定翼形态下表现出与纯固定翼一致的导航行为，而NAV_FORCE_VT = 1（默认）则始终把起降交还给多旋翼通道。

2.3 配置建议

• 默认场景（大多数 VTOL）：保持NAV_FORCE_VT = 1。固定翼形态的 VTOL 无需手动干预，切到 Land 后自动过渡回多旋翼形态，再以垂直方式精准降落在激活点，避免固定翼螺旋下滑着陆对地形平整度与跑道的要求。
• 特殊场景：若机型设计为固定翼滑跑着陆（例如带起落架的固定翼式 VTOL），可考虑NAV_FORCE_VT = 0，让着陆走固定翼路径。此时务必确认着陆区域地形适合固定翼触地，并参考下文固定翼着陆的警告。

三、VTOL 在 MC 形态下的着陆行为（多旋翼规则）

当 VTOL 以多旋翼形态执行 Land 模式时，行为与 多旋翼 Land 模式 完全一致：

1. 飞行器以 MPC_LAND_SPEED 指定的速率垂直下降至激活位置；
2. 触地后默认在 COM_DISARM_LAND 指定的超时后自动解锁；
3. 多旋翼（或悬停中的 VTOL）拨动摇杆会默认切换至 Position 模式（由MAN_OVERRIDE_SPD控制，故障保护激活状态除外）；
4. 模式要求至少有效的本地位置估计（不要求全局位置）：没有有效本地位置时飞行器无法切入该模式，切入后若丢失位置估计则会触发故障保护。

3.1 MC 着陆相关参数

其中MPC_LAND_SPEED在 src/modules/mc_pos_control/multicopter_takeoff_land_params.yaml 中定义：

MPC_LAND_SPEED: description: short: Landing descend rate type: float default: 0.7 unit: m/s min: 0.6 decimal: 1

补充说明：同文件中的MPC_LAND_CRWL（默认0.3 m/s）定义了存在有效测距传感器数据时、低于MPC_LAND_ALT3高度的"爬行"下降速率，可用于细化 VTOL 垂直着陆的最后阶段。

3.2 模式需求（Mode Requirements）

MC 形态的 Land 模式对飞行器状态有以下硬性需求（详见 mode_requirements 说明）：

• mode_req_angular_velocity—— 需要角速度估计；
• mode_req_attitude—— 需要姿态/位姿估计；
• mode_req_local_alt—— 需要相对 EKF2 原点（'0'）的本地高度；
• mode_req_local_position_relaxed—— 需要相对 EKF2 原点的位置，但接受较低精度；
• mode_req_prevent_arming——该模式禁止解锁（选中该模式时飞行器无法上锁起飞）。

这些需求由 src/modules/commander/ModeUtil/mode_requirements.cpp 定义的逻辑在 commander 模块中强制执行，因此无需用户自行校验。

四、VTOL 在 FW 形态下的着陆行为（固定翼规则）

若 VTOL 处于固定翼形态且未强制过渡回多旋翼（即NAV_FORCE_VT = 0的情形），Land 模式遵循 固定翼 Land 模式 的规则：

• 飞行器在激活位置开始螺旋下降（corkscrew）直至触地：围绕当前位置以 NAV_LOITER_RAD 为半径盘旋，同时以恒定下降速率下降；
• 下降速率由 FW_LND_ANG（航迹角设定值）与 FW_LND_AIRSPD（空速设定值）共同计算得出；
• 若配置了拉升动作（flare）则在触地前执行，否则持续盘旋下降直到检测到着陆；
• 固定翼 Land 模式不支持手动微调（nudging）与自动中止（abort）功能；
• 摇杆输入在该模式下被忽略。

⚠️重要警告：固定翼 Land 模式只应在紧急情况下使用！飞机会无视下方地形是否适合着陆，沿圆形路径下降并触地。只要条件允许，应优先使用 Return 模式 + 预定义的 固定翼任务着陆。

4.1 FW 着陆相关参数

五、Land 模式在 navigator 模块中的实现

Land 模式由 navigator 模块中的Land类执行，其声明与实现位于：

• src/modules/navigator/land.h
• src/modules/navigator/land.cpp

Land继承自MissionBlock，并注册到NAVIGATION_STATE_AUTO_LAND状态。其核心逻辑如下：

on_activation()（模式激活时）

1. 重置位置设定点三元组（triplets）；
2. 将当前任务项设置为 Land 任务项（set_land_item）；
3. 将任务项转换为位置设定点并发布；
4. 若为多旋翼形态且本地位置有效，则投影停止点（preproject_stop_point）作为水平降落目标。

on_active()（模式运行中）

1. VTOL 回渡期间动态更新降落点：当is_vtol && in_transition_mode时，基于后续 MC 阶段将采用的 MPC 设置，在 VTOL 前方投影一个航点作为降落目标——这保证了 FW→MC 回渡完成后，飞行器能平稳落到预期位置；
2. 着陆完成判定：当land_detected上报landed时，将任务结果标记为finished，并切换到空闲任务项，随后调用mode_completed收尾；
3. 着陆中止：若abort_landing()返回真，则发布VEHICLE_CMD_DO_REPOSITION命令，携带当前位置与MIS_LND_ABRT_ALT高度，使飞行器脱离 Land 模式并在当前位置与高度盘旋。

该实现细节印证了原文档的表述：VTOL 的 Land 模式并非简单的"二选一"，而是在 navigator 层面对回渡时序、着陆点投影、着陆检测与中止恢复做了完整的统一处理。

六、参数与模式触发汇总

6.1 如何触发 Land 模式

• 通过遥控器拨杆切换至 Land 模式；
• 通过 MAVLink 命令MAV_CMD_NAV_LAND触发（例如地面站点击"降落"按钮）。

6.2 关键参数速查表

6.3 实操要点

1. 大多数 VTOL 无需改动任何参数即可获得合理的着陆行为：默认NAV_FORCE_VT = 1保证以垂直方式精准降落；
2. 若需调整垂直下降速度，修改MPC_LAND_SPEED（建议不低于0.6 m/s，地面条件未知时应保守取值）；
3. 若希望着陆后保持不解锁（如配合外部收放装置），将COM_DISARM_LAND设为-1；
4. 只有固定翼式滑跑着陆的 VTOL 才应考虑NAV_FORCE_VT = 0，并同时按固定翼规则检查NAV_LOITER_RAD、FW_LND_ANG、FW_LND_AIRSPD与着陆区域条件。

七、延伸阅读

• Land Mode (Multicopter)
• Land Mode (Fixed-Wing)
• 固定翼任务着陆（Mission Landing）与拉升/中止细节
• 参数参考（Parameter Reference）
• 模式需求说明（Mode Requirements）
• 源码参考：src/modules/navigator/land.cpp、src/modules/navigator/navigator_main.cpp、src/modules/navigator/navigator_params.yaml、src/modules/mc_pos_control/multicopter_takeoff_land_params.yaml

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