SU17 研究無人機 - 使用 MID-360 LiDAR、四攝影機 SLAM、EGO-Swarm 進行 PX4 開源工業無人機開發

概述

SU17 研究無人機是一款高性能四軸飛行器，具有 6000mAh電池, MID-360 光達 對於 3D 映射， 四鏡頭SLAM系統 用於精確定位和集成 GPS+GLONASS定位。起飛重量為 2.3公斤 和一個 有效負載能力 200 克，它提供 飛行時間 21 分鐘 在視覺定位模式下。它由 Prometheus 軟體提供支持，支援目標識別、路徑規劃和自主導航，使其成為 工業級 研究和創新的解決方案。

硬體參數

飛機

範圍	描述
飛機類型	四軸飛行器
起飛重量（約）	2.3公斤（附保護蓋和電池）
對角線距離	320毫米
方面	長度：442 毫米，寬度：388 毫米，高度：174 毫米（不含保護蓋）
最大有效負載	200克
懸停飛行時間	大約。 13 分鐘（懸停在 100%，不低於 0%），視覺定位：21 分鐘
懸停精度	GPS：垂直±1.5 m，水平±2.0 m
	3D LiDAR SLAM：垂直±0.08 m，水平±0.08 m
	4相機視覺SLAM：垂直±0.05 m，水平±0.05 m
抗風等級	4級
工作溫度	-10°C 至 40°C
主控MCU晶片	STM32H743
慣性測量單元	ICM42688/BMI088
晴雨表	MS5611
羅盤	QMC5883L
介面	USB Type-C

機上電腦

範圍	描述
處理器	英特爾酷睿 i5-8365U
內存容量	8GB
記憶體頻率	LPDDR3@2133MHz
貯存	256GB NVMe 固態硬碟
網路連接埠	百度阿波羅乙太網路X2， 12V@3A power 電源，支援 IEEE 1588-2008 (PTP v2)
序列埠	TTL串口X2，5V/3.3V@500mA powe供應
USB	Type-C X2（1x USB2.0、1x USB3.0）
HDMI	HDMI 1.4

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動力電池

範圍	描述
模型	SU17-L
電池類型	高壓鋰聚合物電池
額定電壓	26.4V（最大），21V（最小）
儲存電壓	22.8V（典型值）
額定容量	6000毫安培時
重量	680克
方面	長度：85.2 毫米，寬度：86。5 毫米，高度：135 毫米

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遙控器

範圍	描述
模型	量化寬鬆2
頻道	8
發射功率	18~20分貝
重量	294.1克

雲台

範圍	描述
可控角度	-90° ~ 30°（傾斜軸）
串流媒體協議	RTSP（標準）
編碼格式	H.264
解決	1080P@25fps
對角視場 (D)	120°
垂直視場 (V)	54°
水平視野 (H)	95°

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影像傳輸

範圍	描述
工作頻率	2.4GHz
發射功率	18分貝
通訊範圍	3公里（無幹擾、無障礙物）
影像範圍	1Km（幹擾最小、無障礙）
最大頻寬	40Mbps

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四倍景深相機

範圍	描述
視覺加速器	英特爾 Movidius Myriad X VPU
最大解析度	1296x816
最大幀率	1280x800@120fps
快門類型	全域快門
編碼格式	8/10 位元單流
視場角	150° 對角視野、127.4° 水平視場、79.7° 垂直視野
感測器數量	4（2 前 + 2 後）
慣性測量單元	體重指數270

全球導航衛星系統

範圍	描述
水平精度	1.5 m CEP（含 SBAS）
速度精度	0.05米/秒
運作模式	GPS+格洛納斯+北斗+伽利略+SBAS+QZSS

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充電器

範圍	描述
模型	LK150-2640500
交流輸入電壓	100V～240V
直流輸入電壓	26.4V
重量	460克
充電電流	5A

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3D光達

範圍	描述
模型	中型360
雷射波長	905奈米
測量範圍	40 m @ 10% 反射率
視場角	水平360°，垂直-7°~52°
最小範圍	0.1米
點頻率	10赫茲（典型值）
點輸出	20萬點/秒
資料介面	100 BASE-TX 乙太網
資料同步	IEEE 1588-2008（PTP v2）、GPS
內建IMU	ICM40609
電源電壓	7~27V
方面	65 毫米（寬）x 65 毫米（深）x 60 毫米（高）
重量	115克
工作溫度	-20℃～55℃

軟體參數

機上電腦

範圍	描述
模型	英特爾酷睿 i5-8365U
系統	烏班圖20.04
使用者名稱	阿莫夫
密碼	阿莫夫
活性氧	意念的
開放式電腦視覺	4.7.0
視覺定位系統	BSA_SLAM V1

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普羅米修斯軟體

範圍	描述
版本	v2.0
普羅米修斯地面站系統	v1.24.11.27（基於Wiki發布記錄的最終版本）

細節

SU17研究版

工業級品質研究無人機

• 可選 3D 雷射雷達：實現建圖、定位、導航避障。
• 普羅米修斯自主無人機軟體：豐富的演示，快速掌握無人機控制。
• 工業級飛行平台：穩定、開放，為研究無人機性能樹立了新標準。

主要特點

SU17研究 無人機開發平台 SU17（簡稱SU17）採用一體化設計，將飛控、機載電腦、四攝影機SLAM模組、雲端攝影機、圖傳模組進行高整合度，大幅提升硬體穩定性與可靠性。 SU17搭載Prometheus自主無人機軟體，支援多種飛行控制場景的目標辨識、追蹤、路徑規劃等功能。

它可選擇整合MID-360 3D LiDAR，結合FAST-LIO演算法實現3D LiDAR SLAM，提供精確的環境感知和定位資訊。搭配EGO-Swarm路徑規劃演算法，可在複雜環境下實現高效率的即時3D建圖與避障。

普羅米修斯V2軟體系統

該開發平台基於ROS和Prometheus開源框架構建，提供豐富的功能和豐富的二次開發API，可實現高效的重編程。它提供對定位資訊、飛行模式、電池狀態、IMU 數據和其他無人機狀態和感測器數據介面的訪問，以及位置、速度、加速度和姿態的控制介面。

此外，它還包括相關 API 的使用範例。此外，該無人機還具有飛行操作安全檢查功能（防墜機），可在異常情況下自動下降，降低墜機風險，確保開發過程更安全。

SpireCV 視覺庫

SpireCV視覺庫是專為智慧無人機系統設計的即時影像處理SDK。它提供雲台和攝影機控制、視訊儲存和串流媒體、目標偵測、識別和追蹤等功能。

該 SDK 旨在為智慧無人機系統開發人員提供高性能、可靠性和簡化的介面。憑藉功能豐富的視覺處理解決方案，它使開發人員能夠有效地實現各種複雜的基於視覺的應用程式。

普羅米修斯地面站

Prometheus地面站是基於Prometheus系統開發的人機互動介面，採用Qt技術建構。它能夠快速複製 Prometheus 系統的功能，提供無人機狀態和控制資料的即時監控和 3D 視覺化。

透過地面站，使用者可以執行一鍵起飛、懸停在目前位置、降落、位置控制等指令。此外，系統還支援自訂功能按鈕，用於啟動使用者自訂腳本或發送自訂訊息，顯著提高了使用者操作的便利性、效率和可擴充性。

強大的擴展能力

硬體擴充埠

• 串口1

• 串口2

• 網口1

• 網口2

• USB連接埠：

  • USB 3.0（相容USB 2.0）
  • USB 2.0

硬體架構

該圖展示了 SU17 無人機的硬體架構，突出顯示了用於高級資料處理和系統控制的各種組件的整合：

1. 攝影機（攝影機 1-4）：
   連接到一個 VPU（視覺處理單元） 用於前端預處理。

2. 視覺處理單元：
   處理來自多個攝影機的視覺資料並將其轉發到處理單元。

3. 中央處理器（X86） 和 iGPU 和 OpenVINO：
   作為後端處理的主要運算單元，支援聯網擴充功能，增強運算能力。

4. ARM單晶片：
   透過 UART 介面與 CPU 互動以實現附加控制功能。

5. 前端管線和相機 5：
   由專用 ARM 處理器管理，以進一步簡化資料。

該框架整合了多個處理單元，支援即時影像分析、高級計算任務以及硬體組件之間的無縫通訊。它確保高效處理研發應用中的複雜操作。

軟體框架

該圖展示了 SU17 無人機的軟體架構，突出顯示了用於實現自主功能的各種系統的整合：

1. BSA_SLAM（地圖和定位）：

   • 提供空間映射和定位資料。
   • 整合深度和 IMU 感測器輸入，以實現準確的環境感知。

2. SpireCV視覺感知：

   • 處理視覺數據，包括物件偵測、ROI 資訊和目標追蹤。

3. 使用者應用程式：

   • 用於使用者驅動任務（例如資料視覺化和命令輸入）的介面。

4. 普羅米修斯運動規劃：

   • 使用位置、速度和目標資料處理軌跡規劃。

5. ASDK自動駕駛框架：

   • 作為中央處理層，管理感測器、攝影機、雲端模組和外部介面之間的資料流。
   • 支援多種輸入/輸出通道（如網口、串列埠）。

6. 馬夫羅斯：

   • 與飛行控制系統 (PX4/FMT) 通信，實現飛行狀態和位置控制。

7. 雲端模組和多同步相機：

   • 整合基於雲端的資料以進行高級處理。
   • 同步視覺輸入以實現高精度操作。

藍線：代表軌跡規劃的決策路徑。

該架構展示了模組化、可擴展的設計，可實現各種硬體和軟體組件之間的無縫通信，以實現穩健的無人機操作。

智慧開放：無人機系統綜合解決方案

該圖展示了無人機系統的全面開放架構，強調了各個組件的模組化和整合：

1. 核心組件：

   • FMT開源自動駕駛儀：基於模組化開發，提供可靠的飛行控制，支援多樣化環境和數據整合。
   • PX4飛行控制系統：確保穩定性，支援高級模組化客製化。
   • SpireCV視覺感知平台：專注於影像處理，包括物件偵測、追蹤和即時視訊串流。

2. 關鍵框架：

   • 普羅米修斯自主無人機平台：包括多無人機控制、運動規劃、協作導航和現實世界模擬。
   • BSA_SLAM系統：結合基於視覺的 SLAM 和基於 LiDAR 的 SLAM，實現精確定位和構建圖。
   • ASDK G/D地面站控制接口：實現地面站與無人機之間的無縫通信，進行監控和即時調整。

3. 工作流程集成：

   • 重點介紹運動規劃、環境測繪和自主導航等流程。
   • 與專業地面站集成，實現軌跡控制、避障和即時資料管理。

4. 模擬支持：

   • 包括用於自主任務測試、無人機控制和組件驗證的模擬系統。

該系統展示了自主無人機開發的尖端解決方案，具有在不同場景下進行研究、應用和測試的可擴展功能。

SU17研究無人機的結構部件，強調其穩定性和先進設計。主要功能包括 MID360光達 為了精確繪製地圖， 全向視覺系統 為了獲得全面的環境感知， 單軸萬向架 用於穩定的成像和強大的 6S電池 用於延長功率。其他重要組件包括 螺旋槳系統, 天線, 航行燈，和一個 微型 SD 卡插槽 用於資料儲存。該設計整合了尖端硬件，確保各種研究應用的可靠性和高性能。