Dron Penyelidikan SU17 - Pembangunan Dron Industri Sumber Terbuka PX4 Dengan MID-360 LiDAR, Quad-Camera SLAM,EGO-Swarm

Gambaran keseluruhan

Drone Penyelidikan SU17 ialah quadcopter berprestasi tinggi yang menampilkan a Bateri 6000mAh, MID-360 LiDAR untuk pemetaan 3D, sistem SLAM empat kamera untuk penyetempatan yang tepat, dan bersepadu Kedudukan GPS+GLONASS. Dengan berat berlepas sebanyak 2.3 kg dan a kapasiti muatan 200 g, ia menawarkan 21 minit masa penerbangan dalam mod kedudukan visual. Dikuasakan oleh perisian Prometheus, ia menyokong pengecaman sasaran, perancangan laluan dan navigasi autonomi, menjadikannya gred industri penyelesaian untuk penyelidikan dan inovasi.

Parameter Perkakasan

kapal terbang

Parameter	Penerangan
Jenis Pesawat	Quadcopter
Berat Berlepas (Anggaran)	2.3 kg (dengan penutup pelindung dan bateri)
Jarak pepenjuru	320 mm
Dimensi	Panjang: 442 mm, Lebar: 388 mm, Tinggi: 174 mm (tidak termasuk penutup pelindung)
Muatan Maksimum	200 g
Masa Penerbangan Berlegar	lebih kurang 13 min (dengan tuding pada 100%, tidak di bawah 0%), kedudukan visual: 21 min
Ketepatan Melayang	GPS: Menegak ±1.5 m, Mendatar ±2.0 m
	SLAM LiDAR 3D: Menegak ±0.08 m, Mendatar ±0.08 m
	SLAM visual 4-kamera: Menegak ±0.05 m, Mendatar ±0.05 m
Tahap Rintangan Angin	Tahap 4
Suhu Operasi	-10°C hingga 40°C
Cip MCU Utama	STM32H743
IMU	ICM42688/BMI088
Barometer	MS5611
Kompas	QMC5883L
Antara muka	USB Jenis-C

Komputer Onboard

Parameter	Penerangan
Pemproses	Intel Core i5-8365U
Kapasiti Memori	8GB
Kekerapan Memori	LPDDR3@2133MHz
Penyimpanan	256GB NVMe SSD
Port Rangkaian	Baidu Apollo Ethernet X2, 12V@3A powebekalan r, menyokong IEEE 1588-2008 (PTP v2)
Pelabuhan Bersiri	Port Bersiri TTL X2, 5V/3.3V@500mA powebekalan r
USB	Jenis-C X2 (1x USB2.0, 1x USB3.0)
HDMI	HDMI 1.4

---

Bateri Kuasa

Parameter	Penerangan
Model	SU17-L
Jenis Bateri	Bateri polimer litium tekanan tinggi
Voltan Ternilai	26.4V (Maks), 21V (Min)
Voltan Simpanan	22.8V (Lazim)
Kapasiti Dinilai	6000mAh
Berat badan	680 g
Dimensi	Panjang: 85.2 mm, Lebar: 86.5 mm, Tinggi: 135 mm

---

Alat Kawalan Jauh

Parameter	Penerangan
Model	QE-2
Saluran	8
Kuasa Penghantaran	18~20 dBm
Berat badan	294.1 g

Gimbal

Parameter	Penerangan
Sudut Terkawal	-90° ~ 30° (Paksi Senget)
Protokol Penstriman	RTSP (Standard)
Format Pengekodan	H.264
Resolusi	1080P @ 25fps
FOV pepenjuru (D)	120°
FOV Menegak (V)	54°
FOV Mendatar (H)	95°

---

Penghantaran Imej

Parameter	Penerangan
Kekerapan Operasi	2.4GHz
Kuasa Penghantaran	18dBm
Julat Komunikasi	3Km (Tiada Gangguan, Tiada Halangan)
Julat Imej	1Km (Gangguan Minimum, Tiada Halangan)
Lebar Jalur Maksimum	40Mbps

---

Kamera Kedalaman Quadruple

Parameter	Penerangan
Pemecut Penglihatan	Intel Movidius Myriad X VPU
Resolusi Maksimum	1296x816
Kadar Bingkai Maksimum	1280x800 @ 120fps
Jenis Pengatup	Pengatup Global
Format Pengekodan	Strim Tunggal 8/10-bit
FOV	150° FOV Diagonal, 127.4° FOV Mendatar, 79.7° FOV Menegak
Bilangan Penderia	4 (2 Depan + 2 Belakang)
IMU	BMI270

GNSS

Parameter	Penerangan
Ketepatan Mendatar	1.5 m CEP (dengan SBAS)
Ketepatan Halaju	0.05 m/s
Mod Pengendalian	GPS + GLONASS + BDS + GALILEO + SBAS + QZSS

---

Pengecas

Parameter	Penerangan
Model	LK150-2640500
Voltan Masukan AC	100V ~ 240V
Voltan Masukan DC	26.4V
Berat badan	460 g
Mengecas Arus	5A

---

LiDAR 3D

Parameter	Penerangan
Model	MID-360
Panjang Gelombang Laser	905 nm
Julat Pengukuran	40 m @ 10% Pemantulan
FOV	Mendatar 360°, Menegak -7° ~ 52°
Julat Minimum	0.1 m
Kekerapan Titik	10 Hz (Lazim)
Keluaran Mata	200,000 mata/s
Antaramuka Data	100 BASE-TX Ethernet
Penyegerakan Data	IEEE 1588-2008 (PTP v2), GPS
IMU terbina dalam	ICM40609
Voltan Bekalan Kuasa	7~27V
Dimensi	65 mm (W) x 65 mm (D) x 60 mm (H)
Berat badan	115 g
Suhu Operasi	-20°C ~ 55°C

Parameter Perisian

Komputer Onboard

Parameter	Penerangan
Model	Intel Core i5-8365U
Sistem	Ubuntu 20.04
Nama pengguna	amov
Kata laluan	amov
ROS	noetik
OpenCV	4.7.0
Sistem Kedudukan Visual	BSA_SLAM V1

---

Perisian Prometheus

Parameter	Penerangan
Versi	v2.0
Sistem PrometheusGroundStation	v1.24.11.27 (Versi akhir berdasarkan rekod keluaran Wiki)

Butiran

SU17 Edisi Penyelidikan

Drone penyelidikan kualiti gred industri

• LiDAR 3D pilihan: Membolehkan pemetaan, kedudukan dan pengelakan halangan navigasi.
• Perisian Dron Autonomi Prometheus: Kaya dengan demo untuk penguasaan pantas kawalan dron.
• Platform penerbangan gred industri: Stabil dan terbuka, menetapkan standard baharu untuk prestasi dron penyelidikan.

Ciri-ciri Utama

Penyelidikan SU17 Platform Pembangunan Drone (dirujuk sebagai SU17) mengguna pakai reka bentuk bersepadu, menggabungkan pengawal penerbangan, komputer atas kapal, modul SLAM empat kamera, kamera awan dan modul penghantaran imej untuk penyepaduan peringkat tinggi, meningkatkan kestabilan dan kebolehpercayaan perkakasan dengan ketara. Dilengkapi dengan perisian dron autonomi Prometheus, SU17 menyokong ciri seperti pengecaman sasaran, penjejakan dan perancangan laluan untuk pelbagai senario kawalan penerbangan.

Ia secara pilihan menyepadukan MID-360 3D LiDAR, digabungkan dengan algoritma FAST-LIO untuk mencapai 3D LiDAR SLAM, menawarkan maklumat penderiaan dan kedudukan persekitaran yang tepat. Dipasangkan dengan algoritma perancangan laluan EGO-Swarm, ia membolehkan pemetaan 3D masa nyata yang cekap dan mengelakkan halangan dalam persekitaran yang kompleks.

Sistem Perisian Prometheus V2

Platform pembangunan dibina di atas rangka kerja sumber terbuka ROS dan Prometheus, menawarkan fungsi yang kaya dan API pembangunan sekunder yang meluas untuk pengaturcaraan semula yang cekap. Ia menyediakan akses kepada maklumat kedudukan, mod penerbangan, status bateri, data IMU, dan antara muka data keadaan dan penderia dron lain, bersama-sama antara muka kawalan untuk kedudukan, halaju, pecutan dan sikap.

Selain itu, ia termasuk contoh penggunaan untuk API berkaitan. Tambahan pula, dron itu menampilkan fungsi pemeriksaan keselamatan untuk operasi penerbangan (anti-crash), membolehkan penurunan automatik dalam keadaan tidak normal, mengurangkan risiko kemalangan dan memastikan proses pembangunan yang lebih selamat.

Perpustakaan Visi SpireCV

SpireCV Vision Library ialah SDK pemprosesan imej masa nyata yang direka khusus untuk sistem UAV pintar. Ia menyediakan fungsi seperti gimbal dan kawalan kamera, penyimpanan dan penstriman video, pengesanan sasaran, pengecaman dan penjejakan.

SDK ini bertujuan untuk menawarkan prestasi tinggi, kebolehpercayaan dan antara muka yang diperkemas untuk pembangun sistem UAV pintar. Dengan penyelesaian pemprosesan visual yang kaya dengan ciri, ia membolehkan pembangun melaksanakan pelbagai aplikasi berasaskan penglihatan yang kompleks dengan cekap.

Stesen Tanah Prometheus

Stesen Ground Prometheus ialah antara muka interaksi manusia-drone yang dibangunkan berdasarkan sistem Prometheus, dibina menggunakan teknologi Qt. Ia membolehkan replikasi pantas fungsi sistem Prometheus, menyediakan pemantauan masa nyata dan visualisasi 3D status dron dan data kawalan.

Melalui stesen bumi, pengguna boleh melaksanakan arahan seperti berlepas satu klik, tuding pada kedudukan semasa, pendaratan, dan kawalan kedudukan. Selain itu, sistem menyokong butang fungsi tersuai untuk memulakan skrip yang ditentukan pengguna atau menghantar mesej tersuai, dengan ketara meningkatkan kemudahan, kecekapan dan kebolehskalaan operasi pengguna.

Pengembangan Berkuasa

Pelabuhan Pengembangan Perkakasan

• Port Bersiri 1

• Port Bersiri 2

• Port Rangkaian 1

• Port Rangkaian 2

• Port USB:

  • USB 3.0 (Serasi dengan USB 2.0)
  • USB 2.0

Rangka Kerja Perkakasan

Imej itu menggambarkan seni bina perkakasan dron SU17, menyerlahkan penyepaduan pelbagai komponen untuk pemprosesan data lanjutan dan kawalan sistem:

1. Kamera (Kamera 1-4):
   Disambungkan kepada a VPU (Unit Pemprosesan Penglihatan) untuk prapemprosesan bahagian hadapan.

2. VPU:
   Mengendalikan data visual daripada berbilang kamera dan memajukannya ke unit pemprosesan.

3. CPU (X86) dengan iGPU dan OpenVINO:
   Berkhidmat sebagai unit pengiraan utama untuk pemprosesan bahagian belakang, menyokong keupayaan pengembangan berkaitan rangkaian untuk kuasa pengiraan yang dipertingkatkan.

4. Pengawal Mikro Cip Tunggal ARM:
   Berinteraksi dengan CPU melalui antara muka UART untuk fungsi kawalan tambahan.

5. Saluran Paip Bahagian Hadapan dan Kamera 5:
   Diuruskan oleh pemproses ARM khusus untuk penyelarasan data selanjutnya.

Rangka kerja ini menyepadukan berbilang unit pemprosesan, menyokong analisis imej masa nyata, tugas pengiraan lanjutan dan komunikasi lancar antara komponen perkakasan. Ia memastikan pengendalian yang cekap bagi operasi kompleks dalam aplikasi penyelidikan dan pembangunan.

Rangka Kerja Perisian

Gambar rajah menggambarkan seni bina perisian dron SU17, menyerlahkan penyepaduan pelbagai sistem untuk kefungsian autonomi:

1. BSA_SLAM (Pemetaan dan Penyetempatan):

   • Menyediakan data pemetaan spatial dan kedudukan.
   • Mengintegrasikan input sensor kedalaman dan IMU untuk persepsi persekitaran yang tepat.

2. Persepsi Penglihatan SpireCV:

   • Memproses data visual, termasuk pengesanan objek, maklumat ROI dan penjejakan sasaran.

3. Aplikasi Pengguna:

   • Antara muka untuk tugasan dipacu pengguna seperti visualisasi data dan input arahan.

4. Perancangan Pergerakan Prometheus:

   • Mengendalikan perancangan trajektori menggunakan data kedudukan, halaju dan sasaran.

5. Rangka Kerja Pemanduan Autonomi ASDK:

   • Berfungsi sebagai lapisan pemprosesan pusat, mengurus aliran data antara penderia, kamera, modul awan dan antara muka luaran.
   • Menyokong berbilang saluran input/output (cth, port rangkaian, port bersiri).

6. MAVROS:

   • Berkomunikasi dengan sistem kawalan penerbangan (PX4/FMT) untuk kawalan keadaan penerbangan dan kedudukan.

7. Modul Awan dan Kamera Berbilang Penyegerakan:

   • Mengintegrasikan data berasaskan awan untuk pemprosesan lanjutan.
   • Menyegerakkan input visual untuk operasi berketepatan tinggi.

Garis Biru: Mewakili laluan membuat keputusan untuk perancangan trajektori.

Seni bina ini menunjukkan reka bentuk modular, boleh diperluas, membolehkan komunikasi lancar antara pelbagai komponen perkakasan dan perisian untuk operasi dron yang mantap.

Keterbukaan Pintar: Penyelesaian Sistem UAV Bersepadu

Gambar rajah membentangkan seni bina yang komprehensif dan terbuka untuk sistem dron, menekankan modulariti dan integrasi merentasi pelbagai komponen:

1. Komponen Teras:

   • Autopilot Sumber Terbuka FMT: Menyediakan kawalan penerbangan yang boleh dipercayai berdasarkan pembangunan modular, menyokong persekitaran yang pelbagai dan integrasi data.
   • Sistem Kawalan Penerbangan PX4: Memastikan kestabilan dan menyokong penyesuaian modular lanjutan.
   • Platform Persepsi Penglihatan SpireCV: Fokus pada pemprosesan imej, termasuk pengesanan objek, penjejakan dan penstriman video masa nyata.

2. Rangka Kerja Utama:

   • Platform UAV Autonomi Prometheus: Termasuk kawalan berbilang dron, perancangan gerakan, navigasi kolaboratif dan simulasi dunia sebenar.
   • Sistem BSA_SLAM: Menggabungkan SLAM berasaskan penglihatan dan SLAM berasaskan LiDAR untuk kedudukan dan pemetaan yang tepat.
   • Antara Muka Kawalan Stesen Tanah ASDK G/D: Membolehkan komunikasi lancar antara stesen bumi dan UAV untuk pemantauan dan pelarasan masa nyata.

3. Penyepaduan Aliran Kerja:

   • Serlahkan proses seperti perancangan gerakan, pemetaan persekitaran dan navigasi autonomi.
   • Penyepaduan dengan stesen tanah profesional untuk kawalan trajektori, pengelakan halangan dan pengurusan data masa nyata.

4. Sokongan Simulasi:

   • Termasuk sistem simulasi untuk ujian misi autonomi, kawalan UAV dan pengesahan komponen.

Sistem ini menunjukkan penyelesaian canggih untuk pembangunan UAV autonomi, dengan keupayaan berskala untuk penyelidikan, aplikasi dan ujian dalam pelbagai senario.

komponen struktur dron penyelidikan SU17, menekankan kestabilan dan reka bentuk lanjutannya. Ciri-ciri utama termasuk MID360 LiDAR untuk pemetaan yang tepat, an sistem penglihatan omnidirectional untuk persepsi alam sekitar yang menyeluruh, a gimbal paksi tunggal untuk pengimejan yang stabil, dan yang teguh Bateri 6S untuk kuasa lanjutan. Komponen penting lain termasuk sistem kipas, antena, lampu navigasi, dan a slot kad mikro SD untuk penyimpanan data. Reka bentuk menyepadukan perkakasan canggih, memastikan kebolehpercayaan dan prestasi tinggi untuk pelbagai aplikasi penyelidikan.