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关于INAV地面站的OSD HUD和ESP32雷达

2025/5/22大约 6 分钟

一、OSD HUD功能

HUD 是 INAV OSD 的一个功能，它会以“3D”形式在屏幕上显示各类兴趣点（POI）的指示标记，让飞行员能够直观地看到相关位置的方向。目前支持显示的内容包括：

  • Home 点（返航点）
  • 附近的飞行器（通过 ESP32 LoRa 模块传输的其他飞机信息）
  • 任务中的下一个航点（执行自动航线飞行时）

HUD 配置流程

1.启用 Crosshair

前往 INAV Configurator → OSD → 启用十字准线

2.  启用 HUD 内容（CLI 命令）

可在 CLI 中设置，推荐参数如下：

set osd_crosshairs_style = DEFAULT           # 十字准星样式（默认样式）
set osd_horizon_offset = 0                  # 水平线偏移量
set osd_camera_uptilt = 0                   # FPV 摄像头抬头角度（多旋翼常用 +5 ~ +30 度，固定翼常为负）
set osd_camera_fov_h = 135                  # 摄像头水平视角（可根据镜头实际焦距微调）
set osd_camera_fov_v = 85                   # 摄像头垂直视角
set osd_hud_margin_h = 3                    # HUD 左右边距
set osd_hud_margin_v = 3                    # HUD 上下边距

HUD 可视项目配置（CLI）

项目描述CLI 参数示例
Homing Arrows启用围绕准星的小箭头指示返航方向set osd_hud_homing = ON
Home Point启用 3D 显示返航点 “H”set osd_hud_homepoint = ON
Radar Aircrafts显示附近飞行器（A/B/C/D）数量上限（最多 4 个）set osd_hud_radar_disp = 3
Radar Range Min雷达显示的最近距离（米）set osd_hud_radar_range_min = 10
Radar Range Max雷达显示的最远距离（米）set osd_hud_radar_range_max = 4000
Waypoints显示下一个航点数量（0～3）set osd_hud_wp_disp = 2

HUD 视角关键参数解释

  • osd_camera_uptilt：摄像头仰角设定（正值朝上，负值朝下）
  • osd_camera_fov_h / v：摄像头水平/垂直视野角度，视镜头焦距适当增加 5～10°
  • osd_hud_margin_h / v：HUD 内容距 OSD 边缘的安全距离，避免重叠
  • osd_crosshairs_style：十字准星样式（7 种可选）
  • osd_horizon_offset：整个水平线 + AHI + 滚动条的垂直偏移

示例应用场景

  • 固定翼任务飞行：通过 HUD 实时可视返航点 / 航点位置
  • 多机编队：配合 ESP32 LoRa 模块显示周边飞行器位置
  • 高仰角摄像头配置：设置正确的仰角与视角可确保 HUD 准确对齐

二、雷达说明

2.1 Craft Radar 雷达布局说明

Craft Radar 的布局在 模拟图传（Analog） 与 数字图传（Digital） 中是相同的。但需注意：

  • 数字图传版本 支持彩色显示，但必须使用完全支持 INAV 字体集的视频系统。
  • 例如 DJI 系统目前不支持完整字体集，因此无法完整显示所有 OSD 元素。

精度与局限性

Craft Radar 虽然非常有用，但它并非完全精准，主要存在以下误差来源：

来源描述
飞机航向误差飞机激烈转向时，航向会出现偏差。飞行越稳定，航向越准确。
POI 位置依赖姿态与航向HUD 追踪点的位置受飞机当前姿态与航向影响，偏差几度就可能导致显示偏移。
未考虑滚转角当前追踪逻辑未考虑飞机横滚角，以保持速度和简化计算，所以在大侧倾时追踪会不准确。
OSD 显示为字符网格由于 OSD 是基于字符网格显示（非像素显示），雷达元素受字符对齐限制，不能精确定位。
模拟图传中心偏移因为 OSD 网格是偶数列/行，Crosshair 在模拟图传中无法严格居中。
位置更新频率ESP32 模块更新频率为 2Hz（FormationFlight 模式下为 10Hz），高速飞行时会因相对运动产生延迟。

建议

  1. 建议配合 FormationFlight 模块 使用雷达，可大幅提升位置更新频率。
  2. 稳定飞行 能有效提高雷达精度，尤其是 POI 标记与目标朝向的精度。
  3. 高侧倾飞行时 HUD 精度将下降，不建议在激烈横滚时依赖其定位功能。
  4. 若使用 DJI OSD，请注意部分雷达元素无法正确显示。

2.2 ESP32 LoRa 模块

INAV Radar 是基于 ESP32 LoRa 模块 实现的远距离“机体雷达”系统，它可以：

  • 实时显示附近最多 4 架飞机的位置
  • 在 HUD（3D抬头显示）上以符号 A/B/C/D 标示其他飞机
  • 配合 INAV 飞控与 OSD 显示系统，形成空中“交通感知”

1. 硬件连接方式（不能用软串口 SoftSerial！）

将 ESP32 模块接入飞控的 空闲 UART 硬件串口，接线如下：

ESP32 引脚飞控引脚
TXUART_RX
RXUART_TX
5V5V
GNDGND

📌注意事项：

  • 不能使用软串口（SoftSerial），因为速度不够，数据延迟大
  • 建议使用 UART2 或更高编号的硬件串口

2. INAV Configurator 设置

📍 Ports 标签页中：

  • 找到你接入 ESP32 的 UART 端口
  • 启用 MSP（Multiwii Serial Protocol）
  • 波特率设为 115200
  • 不用设置其他协议（如GPS/SBUS）

3.CMS 菜单中启用显示

进入 OSD 菜单 → HUD 设置项：

OSD > HUD > Displayed items
Radar max aircraft = 4

这将允许 OSD 在屏幕上显示最多 4 架遥测飞机。

4. 启动验证

当你飞控上电启动时：

  • 如果连接无误
  • ESP32 会在其串口终端输出检测到的飞控版本号（例如 INAV 7.1）

显示效果

在 OSD HUD 上，你会看到：

  • 代表其他飞机的图标 A/B/C/D
  • 它们的相对方向（通过罗盘计算）
  • （推荐）结合方向箭头与钟点方向指示器，更直观掌握对方飞行轨迹

2.3 FormationFlight 项目简介

FormationFlight 是一个独立于 INAV ESP32 Radar 项目的另一个编队通讯方案：

对比点INAV ESP32 RadarFormationFlight
通讯协议ESP32 + LoRaELRS 硬件（更小更轻）
支持 INAV OSD 显示✅✅
使用频率2Hz（雷达）可达 10Hz（更实时）
成本与体积略高更低、更轻巧
通信功能多机位标记多机位 + 更强实时性
支持工具INAV Configurator独立 FormationFlight Discord 社区支持

⚠️ 两者不是互斥的，INAV 同时支持两种方案，由用户自行选择。

2.3.1 OSD 显示内容解析

无论使用哪种雷达方式（ESP32/FormationFlight），HUD 中的信息如下：

1. Home 图标（家/字母 H）

  • 表示记录的返航点
  • 会根据系统单位显示：米/公里 或 英尺/英里
  • 需要飞控 解锁后 才会显示

2. POI 图标（字母 A、B、C……）

  • 表示附近其他飞机或地面节点

  • 显示内容：

    • 字母：A/B/C/D（最多 4 个）
    • 距离：单位同上
    • 信号质量： 4格 = 100% 、3格 = 75% 、2格 = 50% 、1格 = 25% 、X = 丢包严重
    • 相对航向箭头： 向上 = 同方向飞行 向下 = 反向飞行 左/右 = 横向飞行

3. 航点图标（数字 1、2、3…）

  • 表示当前任务的航线点（Waypoint）
  • 图标显示为：编号 + 任务图标

2.3.2 故障排查指引

ESP32 显示 “NoFC”

说明无法识别到飞控，检查以下内容：

  • 确认接线（共4根）： 5V GND TX（连飞控 RX） RX（连飞控 TX）
  • 对应 UART 串口端口设置正确 启用 MSP 波特率设为 115200

显示前置条件

显示项目需要 GPS 吗？需要解锁吗？有磁力计才实时？
H 返航点✅✅否
A/B/C 敌机雷达✅否否（飞行中 GPS 可算航向）
Waypoint 航点✅否否

📝 注： 无磁力计时（如飞翼）只在飞机飞行中 HUD 才能判断方位角，静止时不会出现 3D 标记。

字符图标缺失？

若发现 HUD 或 OSD 中部分字符缺失或显示为乱码：

  • 进入 INAV Configurator → OSD 页面
  • 点击右上角 Upload Font
  • 上传支持 HUD 的最新字体文件（推荐使用 INAV 官方字体）

————本文引用至INAV官网; https://github.com/iNavFlight/inav/wiki/OSD-Hud-and-ESP32-radars

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