GitHub - damir-lebedev/OpenPlaneProject: Open-source flight controller & autopilot for RC airplanes — 12 flight modes, RTH failsafe, black box, MAVLink. ESP32-S3 and STM32H743. Header-only C++, 387 tests.

Читать на русском · Read this in English · 阅读中文版 · Lee esto en español

हिन्दी में पढ़ें · اقرأ بالعربية · Leia em português · Lire en français

Auf Deutsch lesen · 日本語で読む · 한국어로 읽기 · Läs på svenska

Выключили пульт — самолёт сам вернулся домой и кружит над вами.

Это не мультфильм: вся прошивка ведёт модель самолёта в замкнутом контуре — те же байты iBUS на входе, тот же ШИМ на выходе.

⚡ За 30 секунд


Что это	Открытый полётный контроллер и автопилот для радиоуправляемых самолётов. Основная плата — STM32H743 (класс плат Pixhawk): на плате DevEBox прошивка уже запущена и управляется с пульта — есть видео, сейчас подключаются датчики. Прежняя основа — ESP32-S3 за ~$10, на ней пройден стенд со всеми датчиками.
Что умеет	12 режимов полёта — от стабилизации до возврата домой, кругов по GPS, запуска с руки, автопосадки и парения в термиках. Трубка Пито из двух дешёвых барометров. Телеметрия MAVLink в QGroundControl и Mission Planner.
Мультикоптеры	Та же прошивка — для квадро, гексы, окты, Y6 и X8: описываете раму, винты, моторы и батарею, а PID и фильтры прошивка выводит сама по физической модели. Пока проверено в симуляторе — COPTER.md.
Главная фишка	Любой тумблер или крутилка пульта = любая функция. Одна строка в `Controls.h` — и SwD уже не реверс мотора, а сброс груза.
Почему можно верить	522 автотеста (плюс 9 на самой плате с настоящей SD-картой), 94 % кода под тестами, 33 сборки «плата × датчики» без единого предупреждения, замкнутые симуляции каждого режима.
Честно	В воздухе пока был ручной режим (первый прототип). STM32H743 пока проверена на столе, без датчиков. Автопилот проверен на стенде, тестами и симуляциями и ждёт лётных испытаний — статус ниже.

🎛️ Тумблер = функция. Одна строка.

// include/config/Controls.h
constexpr Binding BINDINGS[] = {
    Bind::modes  (Channels::SWC, MODE_MANUAL, MODE_STABILIZE, MODE_AUTO_TAKEOFF),
    Bind::feature(Channels::SWB, Feature::FLAPS),
    Bind::feature(Channels::SWD, Feature::MOTOR_REVERSE),// реверс мотора — только в DISARM
    Bind::knob   (Channels::VRA, Knob::STAB_GAIN),       // "мягче / жёстче" прямо в полёте
    Bind::knob   (Channels::VRB, Knob::CRUISE_SPEED),
};

Хотите на SwD парение в термиках вместо реверса? Bind::mode(Channels::SWD, MODE_SOARING). Сброс груза на SwB? Bind::feature(Channels::SWB, Feature::PAYLOAD_DROP). Ошиблись — например, повесили два режима на один тумблер или заняли стик — сборка не пройдёт: таблицу проверяет компилятор (static_assert). При включении борт сам печатает, что на каком тумблере.

12 режимов · 11 функций · 8 крутилок — всё с примерами в справочнике автопилота.

✈️ Что умеет автопилот

	Режим	Суть
🕹️	MANUAL	рули = стики, как без полётника
🧭	STABILIZE	стик задаёт угол; отпустил — самолёт сам в горизонте
📏	ALT_HOLD	+ держит высоту по барометру
🌀	ACRO	стик задаёт скорость вращения — для фигур
🛣️	CRUISE	курс, высота и скорость держатся сами; стики только поправляют
⭕	LOITER	круги над точкой по GPS (радиус — крутилкой)
🏠	RTH	домой на 40 м и круги над головой; сам включается при потере связи
🛫	AUTO_TAKEOFF	взлёт с полосы: хвостовое или носовое колесо, хвост вверх, отрывает крыло
🤾	LAUNCH	запуск с руки: мотор после броска, набор высоты
🛬	AUTO_LAND	планирование и выравнивание у земли
🦅	SOARING	мотор выключен, находит термики и кружит в них
🆘	RESCUE	«спасите»: крылья ровно, нос вверх — из любой спирали

Плюс: калибровка самолёта на земле с пульта (горизонт и стояночный угол, этапы — сигналами мотора и рулей), геозабор, автотриммер «кривого» самолёта, координация разворота, защита от сваливания по трубке Пито, закрылки и воздушный тормоз, сброс груза, стабилизированная камера, пищалка «ищите меня в траве».

📈 Каждый режим летает — в замкнутом контуре

Не «функция вернула число», а полёт: пульт → кадр iBUS → прошивка → ШИМ → отклонения рулей → модель самолёта с подъёмной силой, сваливанием, ветром и термиками → датчики → снова прошивка. 17 таких полётов — часть обычных тестов (pio test -e native).


🦅 Нашёл термик сам и набрал высоту с выключенным мотором — вариометр полной энергии не путает «ручку на себя» с восходящим потоком.	🆘 Крен 60° — и через секунды горизонт. RESCUE вытаскивает из спирали с креном 70° и носом −40°.

🤾 Бросок с руки → мотор только после того, как рука ушла от винта → набор. 🛬 Посадка: планирование и выравнивание на 3 м.	🌬️ Скорость по трубке из двух шумных барометров со сдвигом 150 Па между чипами — ошибка меньше 0.5 м/с.

🚁 Мультикоптеры: описал коптер — настройка готова

Квадро, гекса, окта, Y6, X8 — на тех же платах. PID, фильтры, холостые и расходы руками не подбираются: в CopterConfig.h — рама, винт, мотор, батарея и масса (или готовая сборка из каталога: от вупа 65 мм до гексы с винтами 15"), остальное прошивка выводит сама по модели мотора и винта — с запасом, который держит коптер, у которого тяга и инерция вдвое «не те». В полёте сама учит газ висения и ведёт режекторы за оборотами моторов.


Режимы	ACRO (airmode), HORIZON, ANGLE, ALT_HOLD; на тумблерах — таблица `aux` как в Betaflight (по умолчанию ARM — SwA, режим — SwC), порядок каналов — `map`
Настройки как в Betaflight	CLI: `set`/`get`/`diff`/`save`, 4 PID-профиля и 4 профиля расходов, PID в единицах BF, diff из BF вставляется целиком; описание коптера — тоже настройки; протокол `@params`/`@set` для приложения
Защиты	ARM только при всех проверках (каждая причина отказа — кодом, как в `status` BF, и словами), потеря связи → горизонт, снижение и DISARM на земле, переворот и отказ мотора → моторы стоп
Регуляторы	PWM, OneShot125/42, Multishot; DShot — следующий этап
Полётники	Matek H743, DevEBox H743 и почти любой F405 из-под Betaflight (ICM-42688-P, SPL06/DPS310): распиновку `tools/bf_board.py` снимает с самой платы — даже если её таргета нет ни в одном репозитории; родная прошивка сохраняется по DFU
FPV	видеопередатчик по SmartAudio/Tramp с потолком мощности и уровнем с тумблера, OSD (AT7456E): батарея, ток, мА·ч, время, дом, предупреждения; телеметрия в пульт по CRSF; GPS, компас и точка дома; Li-ion с его порогами; PINIO (камеры, 12 В); пищалка
Проверено	12 сборок × 3 варианта «не той» физики в симуляторе с 6 степенями свободы: висение ±0.3 м, наклон по стику за 0.14–0.35 с, посадка при потере связи. В воздухе — ещё нет

pio run -e matek-h743-quad -t upload    # потом в консоли: t — настройка, m — моторы (без пропеллеров!)

Подробно — COPTER.md.

🌬️ Трубка Пито за копейки

Нормальный датчик воздушной скорости стоит как половина полётника. Здесь — два барометра: BMP581 в трубке (полное давление) и основной барометр в фюзеляже (статика). Прошивка сама обнуляет разницу чипов на земле, фильтрует, считает плотность воздуха по высоте и температуре и замечает перепутанные шланги. Что это даёт: CRUISE держит воздушную скорость, а не газ; защита от сваливания; честная скорость в телеметрии. Сборка — в справочнике.

📡 Наземная станция: браузер или QGroundControl

ESP32 — веб-дашборд прямо с борта. Точка доступа OpenPlane-Debug, адрес 192.168.4.1: каналы пульта, выходы, все датчики, режим, навигация, смена режима и ПИД на лету. Без приложений и лишнего железа.

STM32H743 — MAVLink по радиомодему. QGroundControl и Mission Planner видят борт как самолёт ArduPilot: горизонт, карта с домом, скорость по трубке, режимы именами ArduPlane, ПИД из окна параметров, смена режима кнопкой. ARM с земли — нельзя, только тумблером: так безопаснее.

Кадры MAVLink побайтно сверены с эталонной pymavlink.

📼 Чёрный ящик

Плата пишет каждый полёт: IMU на 500 Гц, углы и решения автопилота, ПИД, все выходы, стики, барометр, компас, GPS, батарея и события — с ARM и газа до посадки, с 10 секундами до старта. ESP32-S3 — во встроенный флеш (13.9 МБ, около 11 минут), STM32H743 — на SD-карту (64 МБ — около часа; карта остаётся обычной FAT32, прошивка пишет в заранее созданный файл BLACKBOX.BIN). Стирание — только на земле. После полёта python tools/blackbox.py download скачивает полёт по USB и раскладывает в CSV; с SD-карты полёты разбираются и без платы: python tools/blackbox.py ring E:/BLACKBOX.BIN. Подробно — BLACKBOX.md.

🔩 Железо: одна прошивка — пять плат, тринадцать датчиков

Плата	Статус	Что проверено
STM32H743VIT6	✅ основная · 🔧 DevEBox, датчики подключаются + 🧪 тесты	на плате: загрузка, консоль по USB, SD-карта и чёрный ящик (тесты на плате), приём iBUS, ARM и управление сервами и мотором с пульта (запуск на видео); на ПК — вся прошивка: задачи FreeRTOS, флеш, MAVLink, I2C и SPI. Датчики к плате ещё не подключали
Matek H743-WING V3	🧪 тесты · готовый полётник	вся прошивка на ПК с датчиками платы (ICM-42688-P, DPS310), внешней шиной I2C и калибровкой установки IMU; на настоящей плате ещё не проверяли
ESP32-S3 N16R8	✅ прежняя основная, на стенде	все датчики, сервы, iBUS, OLED, дашборд вживую; прошивка целиком — в тестах
ESP32 38-pin	🧪 тесты	прошивка целиком в тестах с набором ICM-45686
ESP32-C3 SuperMini	✈️ летал (ручной)	первый прототип; сборка всех наборов

Датчик	Что это	Шины
LSM6DSV + QMC6309	IMU + компас (модуль)	I2C / SPI
ICM-45686 + QMC6309	IMU + компас (замена)	I2C / SPI
SPL06-001	барометр фюзеляжа	I2C / SPI
DPS310	барометр на плате Matek H743	I2C
BMP581	основной барометр и барометр в трубке Пито	I2C / SPI
MPU6050/6500, ICM-42688, BMP388, BME280, QMC5883P/L	стендовые и прежние	I2C / SPI
u-blox M10	GPS, 10 Гц, UBX	UART
iBUS · SBUS · CRSF	приёмник пульта: FlySky, FrSky, Futaba, RadioMaster, ExpressLRS, TBS Crossfire	UART

Датчик меняется одной строкой (SENSOR_KIT_LSM6DSV_PITOT), плата — одним флагом сборки. Все 4 платы × 7 наборов датчиков и Matek H743 со своим набором собираются без предупреждений: tools/build_matrix.sh.


Стенд на ESP32-S3: IMU, барометр, компас, OLED, сервы, приёмник.	Тест винтомоторной группы.

🎥 STM32H743 ожила на плате

Прошивка для STM32H743 запущена на плате DevEBox без единого датчика и управляется с обычного пульта: приёмник по iBUS, ARM, сервы и мотор отвечают на стики и тумблеры в ручном режиме. Весь запуск снят на видео.

▶️ Смотреть запуск на видео

Что это доказывает: тракт «пульт → iBUS → прошивка → ШИМ» работает на настоящем железе, а не только в тестах. Что ещё не доказано: датчики (IMU, барометр, GPS) к этой плате не подключали, поэтому режимы автопилота на ней пока не пробовались.

🧪 Качество, которое можно проверить


522 автотеста	модули, драйверы по регистрам чипов, замкнутые полёты, прошивка ESP32 и STM32 целиком на ПК; плюс 9 тестов на самой плате STM32 с настоящей SD-картой
94.1 % строк, 85.2 % ветвлений	покрытие `gcovr`, включая код STM32
33/33 сборки	4 платы × 7 наборов датчиков + Matek H743, `-Wall -Wextra`, ноль предупреждений; плюс 2 сборки коптера
0 замечаний	cppcheck и clang-tidy по всему коду
Эталоны, а не копии кода	формулы датчиков — по датащитам (Bosch, ST, TDK, Goertek), MAVLink — по pymavlink

pio test -e native -e native-stm32   # все тесты, ~1.5 минуты, железо не нужно

Подробно — TESTING.md.

🧠 Как устроено

flowchart LR
    RC["Пульт FS-i6<br/>iBUS"] --> SW["PilotSwitches<br/>Controls.h"]
    SENS["IMU · барометры · компас<br/>GPS · трубка Пито"] --> AP
    SW --> AP["Autopilot<br/>12 режимов · навигация<br/>failsafe · геозабор"]
    AP --> FC["FlightController<br/>ARM · микшер · закрылки"]
    FC --> OUT["Сервы · ESC<br/>груз · камера"]
    AP -.-> TLM["Дашборд Wi-Fi<br/>MAVLink · OLED"]

Header-only C++, одна единица трансляции, никакой динамической памяти в полётном контуре. Любитель .h/.cpp? Для вас — параллельная ветка feature/split-headers: генерируется из этой скриптом, прошивка с LTO того же размера.
HAL — единственный слой, знающий MCU: новая плата — это новый Board, а не переписанный автопилот.
Драйвер датчика не знает шину: один класс работает по I2C и по SPI.
Безопасность — порядком операций: потеря связи > ARM > режим > газ; ни один режим не протащит газ мимо ARM.

Подробно — ARCHITECTURE.md.

🚀 Быстрый старт

Проще всего — OpenPlane Studio: приложение для Windows настраивает плату под ваш самолёт по шагам, собирает прошивку и прошивает её одной кнопкой, а потом помогает наладить всё на земле по живым данным с платы. Из командной строки:

pip install platformio
git clone https://github.com/damir-lebedev/OpenPlaneProject && cd OpenPlaneProject
pio run -e stm32h743-devebox -t upload                    # DevEBox H743: USB DFU, консоль по USB
pio run -e matek-h743 -t upload                           # Matek H743-WING V3: кнопка BOOT + USB
pio run -e esp32-s3 -t upload && pio device monitor     # ESP32-S3
pio run -e stm32h743 -t upload                            # STM32H743 (ST-Link)
pio run -e matek-h743-quad -t upload                      # мультикоптер на Matek H743 (docs/COPTER.md)

DevEBox: на плате нет кнопки BOOT0 — перед первой заливкой соедините пин BT0 с 3V3 и нажмите RST; потом клавиша D в консоли сама перезагружает плату в загрузчик (подробно).

В мониторе порта: h — меню, b — какие чипы видны на шинах, s — датчики, p — проверка выходов (пропеллер снять!). Дальше — гайд пилота.

🟢 Честный статус

Что	Где проверено
Ручное управление, микшер	✈️ в полёте (первый прототип, C3)
ARM, failsafe, закрылки, сервы, мотор	🔧 на стенде (S3)
Двунаправленный ESC BLHeli 80A, реверс только в DISARM	🧪 тесты; с регулятором ещё не проверяли
Автовзлёт с хвостовым и носовым колесом, калибровка на земле с пульта, сигналы мотором и рулями	🧪 тесты и симуляции с моделью шасси; мелодию ESC после паузы импульсов — проверить на стенде
STABILIZE	🔧 на стенде: рули отвечают на наклоны в правильную сторону
Датчики стенда (MPU6500, BMP388, QMC5883P), OLED, дашборд	🔧 на стенде
Остальные режимы, навигация, трубка Пито, MAVLink	🧪 тесты и замкнутые симуляции
Новые датчики (LSM6DSV, ICM-45686, QMC6309, SPL06, BMP581)	🧪 регистровые эмуляторы по датащитам
STM32H743: SD-карта, чёрный ящик, консоль по USB	🔧 на плате DevEBox (тесты на плате)
STM32H743: iBUS, ARM, ШИМ на серво и мотор, ручное управление	🔧 на плате без датчиков, снято на видео
Приёмники SBUS и CRSF (ExpressLRS)	🧪 тесты: разбор кадров, failsafe, UART с инверсией; с настоящим приёмником ещё не проверяли
Matek H743-WING V3: датчики на плате, внешняя шина I2C, калибровка установки IMU	🧪 вся прошивка на ПК; на настоящей плате ещё не проверяли
STM32H743: датчики (IMU, барометр, компас, GPS) и режимы автопилота	🧪 вся прошивка на ПК; к плате датчики ещё не подключали
Мультикоптеры: настройка из описания, режимы, failsafe, защиты	🧪 симулятор с 6 степенями свободы (12 сборок × 3 физики) и вся прошивка на ПК; в воздухе ещё не было

Модель самолёта в симуляциях упрощённая, коэффициенты — стартовые. Каждый новый режим сначала пробуется на высоте, с пальцем на тумблере MANUAL.

🗺️ Дорожная карта

Подробно — ROADMAP.md.

💼 Для партнёров и инвесторов

Небольшие самолёты-доставщики и мониторинговые борта — это либо закрытые дорогие платформы, либо разрозненные хобби-проекты. OpenPlane целится в середину: открытый, проверяемый автопилот на массовом железе, где каждая функция покрыта тестами и может быть адаптирована под задачу — доставка медикаментов в труднодоступные места, мониторинг полей и лесов, поисковые работы.

Что уже сделано на свои: архитектура, которая переносится между платами без переписывания; автопилот с полным набором режимов; инфраструктура тестов, на которой новые функции появляются быстро и не ломают старые. Что ускорят ресурсы: лётные испытания, своя плата полётника на STM32H743, полёт по маршруту и сброс груза. Куда и зачем — ROADMAP.md.

📚 Документация

Документ	Для кого
COPTER.md	мультикоптеры: каталог сборок, свой коптер, первый запуск, режимы, защиты, как проверено
AUTOPILOT_GUIDE.md	пилоту: каждый режим, функция и крутилка, как повесить на тумблер, трубка Пито, наземная станция
PILOT_GUIDE.md	сборка, распиновка, пульт, failsafe, первый полёт
DEVELOPER_GUIDE.md	разработчику: файлы, знаки, API, как добавить датчик, режим, плату
ARCHITECTURE.md	слои, задачи, такт управления, автоматы
TESTING.md	тесты, симуляции, покрытие, анализ
reference/	справочник по каждому классу
FC_BOARD.md · ROADMAP.md	плата полётника · куда движется проект
airframe/	планер Astro-Cargo: проект Fusion 360 и STL для печати, известные недостатки версии v2

Приложение: OpenPlane Studio — настройка платы по шагам, сборка и прошивка одной кнопкой, наладка на земле по живым данным; интерфейс на русском и английском.

Связанный проект: esp32-rc-joystick — пульт FS-i6 как USB-джойстик для симулятора на той же ESP32-S3: сначала налетать часы в симуляторе, потом — в поле.

🤝 Участие

Нужны руки и головы: аэродинамика и авиамоделизм, 3D-печать и прочность, встраиваемый C++, датчики и автопилоты, наземные интерфейсы. Issues и pull request'ы — в ветку main; начать — с DEVELOPER_GUIDE.md.

📜 Лицензия

OpenPlane License — лицензия на основе MIT с дополнительными условиями. Код, документацию и файлы модели можно использовать, копировать, менять и продавать, в том числе в коммерческих продуктах. Условия такие:

Укажите автора — Damir Lebedev (Damn / Проклятый). Имя должно стоять там, где его увидят пользователи вашего продукта: в документации, README или на странице «О проекте». Текст лицензии оставляйте вместе с кодом.
Военное применение запрещено. Нельзя использовать проект для армий и военизированных организаций, на войне, при создании оружия, боеприпасов, систем доставки и наведения.
Нельзя намеренно вредить людям и имуществу без их предварительного письменного согласия на этот вред. Свою собственную технику ломать можно, если это никому не угрожает: например, стрелять из пневматического пистолета по собственному дрону. Калечить и убивать людей нельзя.
Соблюдайте технику безопасности и законы при сборке, испытаниях и полётах.

Если условия нарушены, разрешение на использование прекращается. Из-за запретов на отдельные виды использования это не «открытая» лицензия в понимании OSI: код доступен для чтения, копирования и изменения, но формально проект относится к source-available, а не к open source.

Юридическую силу имеет только английский текст в файле LICENSE: переводы лицензии на другие языки даны для удобства.

Прошивка управляет летательным аппаратом и не сертифицирована. Всё, что вы с ней делаете, — на ваш страх и риск; автор ответственности не несёт.

OpenPlane © 2026 Damir Lebedev (Damn / Проклятый) — https://github.com/damir-lebedev/OpenPlaneProject

Первый прототип сломался в первом же полёте — поэтому здесь всё на виду: код, тесты, проблемы. Собирайте, ломайте, чините вместе с нами.

Name		Name	Last commit message	Last commit date
.vscode		.vscode
airframe		airframe
docs		docs
include		include
lib		lib
src		src
test		test
tools		tools
.clang-tidy		.clang-tidy
.gitattributes		.gitattributes
.gitignore		.gitignore
LICENSE		LICENSE
PLAN_COPTER.md		PLAN_COPTER.md
PLAN_QUAD7.md		PLAN_QUAD7.md
README.md		README.md
gcovr.cfg		gcovr.cfg
partitions_blackbox.csv		partitions_blackbox.csv
platformio.ini		platformio.ini

Navigation Menu

Repository navigation

About

Repository files navigation

Выключили пульт — самолёт сам вернулся домой и кружит над вами.

⚡ За 30 секунд

🎛️ Тумблер = функция. Одна строка.

✈️ Что умеет автопилот

📈 Каждый режим летает — в замкнутом контуре

🚁 Мультикоптеры: описал коптер — настройка готова

🌬️ Трубка Пито за копейки

📡 Наземная станция: браузер или QGroundControl

📼 Чёрный ящик

🔩 Железо: одна прошивка — пять плат, тринадцать датчиков

🎥 STM32H743 ожила на плате

🧪 Качество, которое можно проверить

🧠 Как устроено

🚀 Быстрый старт

🟢 Честный статус

🗺️ Дорожная карта

💼 Для партнёров и инвесторов

📚 Документация

🤝 Участие

📜 Лицензия

About

Releases

Packages

Contributors

Languages

Latest commit

History

Folders and files

Repository files navigation

Выключили пульт — самолёт сам вернулся домой и кружит над вами.

⚡ За 30 секунд

🎛️ Тумблер = функция. Одна строка.

✈️ Что умеет автопилот

📈 Каждый режим летает — в замкнутом контуре

🚁 Мультикоптеры: описал коптер — настройка готова

🌬️ Трубка Пито за копейки

📡 Наземная станция: браузер или QGroundControl

📼 Чёрный ящик

🔩 Железо: одна прошивка — пять плат, тринадцать датчиков

🎥 STM32H743 ожила на плате

🧪 Качество, которое можно проверить

🧠 Как устроено

🚀 Быстрый старт

🟢 Честный статус

🗺️ Дорожная карта

💼 Для партнёров и инвесторов

📚 Документация

🤝 Участие

📜 Лицензия

About

Topics

Resources

Stars

Watchers

Forks

Releases

Packages

Contributors

Languages