飞控类对板子有什么要求和限制吗?

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一粒轻沙

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楼主
查看: 2793回复: 3 发表于 2023-4-10 20:30:29   只看该作者
就是无人机主板有什么特殊的限制吗?比如说又没有要求自己画板子,或者必须用哪里的板子,能不能有logo,或者有什么特别的模块不能用的或者特别限制这类的要求吗?

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二氧化硅

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沙发
发表于 2023-4-11 13:15:01   只看该作者
没要求 都能用 只要不带你的LOGO 就行 企业的无所谓

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板凳
发表于 2023-4-12 20:48:48   只看该作者
电赛飞行器赛题的前世今生

飞行器赛题至出现以来。从大体趋势上来看参赛学生的主流飞控路线主要经历了以下四个发展阶段:

  • APM/Pixhawk开源飞控作为飞控板直接控制无人机飞行,赞助商MCU作为导航板处理部分视觉数据、测距数据后,单片机模拟出遥控信号给控制板间接控制无人机
  • 赞助商MCU作为唯一的飞控板,赞助商的MCU需要处理姿态检测、飞行控制等核心部分,视觉处理部分可以采用成品模块
  • 鼓励使用赞助商MCU作为飞控板,但禁止机载计算机作为处理器设备使用,如树莓派、英伟达板卡等(实际在2020年省赛中就有少量队伍使用机载计算机参赛被默许
  • 使用赞助商MCU作为飞控板已基本成为共识,对机载计算机在无人机赛题中使用限制基本完全放开,进而引入了激光雷达SLAM定位、T265追踪相机、OPENCV机器视觉、ROS机器人操作系统等
  • 竞赛研讨会议上队对树莓派相关使用限制的讨论




上述方案的前三项基本都是基于单片机层面编程,以TI飞控为例,用户可以通过基本飞行支持保障函数与导航控制函数的配合使用去完成某一任务的航点飞行,前面讲的飞行任务实现是通过在飞控程序Developer_Mode.c、Subtask_Demo.c中编写相关任务函数,直接在单片机端编程实现的,还未了解的同学参照下方链接。

5_竞赛无人机搭积木式编程 ——以2021年电赛国奖标准完整复现为例学习   https://www.bilibili.com/read/cv15844252?spm_id_from=333.999.0.0

单片机端编程还包括电赛早期在部分限定处理器的年份,市面上缺少像当下TI飞控这样提供用户SDK任务编程、二次开发高效且完全开源飞控可供学生选择。学生自己**去开发一套飞控费力耗时稳定性还得不到保障,最后迫不得已只能使用APM或者Pixhawk等国外开源飞控。这类飞控由于代码量大、封装层多、开发环境对新手不友好,最关键的一点是几乎没有任何售后技术支持,使得普通本/专科生一开始直接上手就去改飞控代码,实现具体飞行任务变得几乎不可能。

在这种情况下,学生为了完成飞行器赛题任务又需要满足赛题处理器限定,多采用组委会限定单片机(瑞萨/德州仪器)+开源飞控Pixhawk/APM的方式去比赛。学生不需要去管Pixhawk/APM飞控端代码,只需要在组委会限定单片机平台上,用单片机去编写程序实现模拟出遥控器控制信号PPM/PWM,模拟出的遥控器信号接到飞控遥控信号接口,进而去控制无人机飞行。前些年飞行器赛题内容相对比较简单,采用Pixhawk/APM这类飞控也能完成任务,本方案下文称作方案1。

更有甚者在19年工程机器人大赛无人机赛题中,对于第二、三项中需要无人机自主完成的任务,有一个队伍直接采用大疆Mavic无人机去参赛,然后在自己遥控器杆上加装了舵机等机械装置,可以实现通过程序设定去操作遥控器打杆,进而实现无人机的“自主”飞行,同时在无人机端装了视觉OPENMV和数传,用户利用自己加装的遥控器端的控制器去处理无限得到的视觉端处理数据,进而去决策无人机如何“自主”飞行,本方案下文称作方案2。

使用程序模拟遥控器PPM/PWM信号和舵机等机械装置改变遥控器信号本质上是一样的,都是通过改变飞控收到的遥控器数据,进而改变无人机的位置、速度、姿态期望实现自主飞行。上述打着插边球的参赛方案1和2显然不是组委会的出题初衷,但是人家也确实是满足当时竞赛赛题要求。正式鉴于此前不明确规则中存在的缺失,组委会在后面的无人机赛题中对限定赞助商MCU的处理具体内容部分逐步进行了明确,进而发展到当下放开机载计算机的限制,这一放开使得电赛飞行器向前迈了一大步。

机载计算机限制使用的放开使得依靠激光雷达/视觉SLAM等高精度定位手段在比赛中得以使用,实际2020年省赛中有少量队伍使用机载计算机平台、到了2021年国赛中基本已全面放开此限制,在无人机中使用机载计算机平台已经成为大势所趋,学生能够实现更加高效的二次开发,彻底告别“盲飞”

附件含有2013年到2021年电赛飞行器赛题的要求和实现路线分析





6_树莓派机载计算机通过串口指令控制无人机自主飞行教程.pdf (6.92 MB, 下载次数: 2)






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发表于 2023-4-12 21:23:44   只看该作者
电赛飞行器赛题的前世今生

      飞行器赛题至出现以来。从大体趋势上来看参赛学生的主流飞控路线主要经历了以下四个发展阶段:

  • 1、APM/Pixhawk开源飞控作为飞控板直接控制无人机飞行,赞助商MCU作为导航板处理部分视觉数据、测距数据后,单片机模拟出遥控信号给控制板间接控制无人机
  • 2、赞助商MCU作为唯一的飞控板,赞助商的MCU需要处理姿态检测、飞行控制等核心部分,视觉处理部分可以采用成品模块
  • 3、鼓励使用赞助商MCU作为飞控板,但禁止机载计算机作为处理器设备使用,如树莓派、英伟达板卡等(实际在2020年省赛中就有少量队伍使用机载计算机参赛被默许
  • 4、 使用赞助商MCU作为飞控板已基本成为共识,对机载计算机在无人机赛题中使用限制基本完全放开,进而引入了激光雷达SLAM定位、T265追踪相机、OPENCV机器视觉、ROS机器人操作系统等

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年份

飞控、视觉、机载计算机等处理器要求

比赛内容

2013年——四旋翼自主飞行器

飞行控制板的MCU必须为赞助商产品,控制板:瑞萨MCU参与无人机控制就行

飞行任务,一键定点起飞、定点降落、投掷物体后返航降落

2014年——四旋翼飞行器

飞行器的姿态检测、飞行控制部分必须为赞助商产品,飞控两大核心板块姿态解算与控制必须有TI芯片处理

飞行任务:起飞、定高、定点降落

2015年——多旋翼自主飞行器

飞控板任意选择,瑞萨MCU参与无人机数据处理、导航控制

飞行任务:定高、定点降落、投掷,自主循迹飞行

2016年——四旋翼自主投靶飞行器

飞控板唯一,且主控MCU必须为赞助商TI公司的MCU,以往比赛中使用其它厂家MCU的开源飞控+赞助方的MCU协处理方案直接出局

飞行任务:定高、定点起飞、精准投靶

2017年——四旋翼自主飞行器探测跟踪系统

和2015年国赛要求一致,飞控板、视觉处理任意选择,瑞萨MCU参与无人机数据处理、导航控制

飞控板、视觉处理任意选择飞行任务:飞行中识别底部小车、自动追踪小车

2018年——灭火飞行器

进一步明确必须使用赞助商TI公司处理器作为飞行器姿态检测和飞行控制处理器,也是从这一年开始,TI公司作为2018年至2027全国大学生电子设计竞赛的唯一冠名商与赞助商

飞行任务:定高定点巡航,视觉识别底部光源,飞行过程中通过矩形框,也是从本届开始,无人机自主飞行需要处理底部和空中两个方向的特征信息,以后的比赛都沿用此套路:底部+飞行航线上的视觉特征识别

2019年——巡线无人机

进一步规范无人机现场启动方式,不得使用无线通信及遥控功能,无人机的机架、电调、电机、螺旋桨、电池动力组件以及视觉处理的OPENMV、K210等全部可以购买现成的模块,其它功能的实现不得采用集成商提供的组件本意是想限定成品集成了飞控板的组件,希望学生自己设计飞控,而实际比赛中并未作任何限制

巡线、识别条形码、二维码、挂负载等

2020年——绕障飞行器

进一步规范无人机现场启动方式,不得使用无线通信及遥控功能,无人机的机架、电调、电机、螺旋桨、电池动力组件以及视觉处理的OPENMV、K210等全部可以购买现成的模块,其它功能的实现不得采用集成商提供的组件本意是想限定成品集成了飞控板的组件,希望学生自己设计飞控,而实际比赛中并未作任何限制,虽然第6项进行了加粗提示

标记点起飞、降落,飞行中绕障碍

2021年——植保飞行器

1、删去了前两年要求中必须使用按键控制起飞的方式,去掉了无线通讯及遥控等限制,比赛中使用遥控器操作无人机启动重新被允许。2、对无人机动力配件、视觉模块、机载计算机、飞控板处理器类型等不再有任何限制,会在当前的备赛阶段通知公告,至少有一道赛题将使用竞赛赞助商TI处理器至于处理器限定是否会出现在接下来的飞行器赛题中,题目未出来前不得而知,组委会这样公布肯定是鼓励大家用TI处理器备赛,在当下TI飞控方案日臻成熟的情况下,没有任何理由不选TI处理器作为飞控去备赛,因为飞行器赛题一旦出现限定必须使用TI处理器,抱着侥幸心态的学生最后只能叹是真的勇,毕竟在2019年前TI作为赞助商的电赛中,无人机赛题处理器无一例外的都做了限定且限制得比瑞萨更加明确。

定点起飞降落、航点遍历、识别颜色、绕杆避障、识别条码



      上述方案的前三项基本都是基于单片机层面编程,以TI飞控为例,用户可以通过基本飞行支持保障函数与导航控制函数的配合使用去完成某一任务的航点飞行,前面讲的飞行任务实现是通过在飞控程序Developer_Mode.c、Subtask_Demo.c中编写相关任务函数,直接在单片机端编程实现的,


      单片机端编程还包括电赛早期在部分限定处理器的年份,市面上缺少像当下TI飞控这样提供用户SDK任务编程、二次开发高效且完全开源飞控可供学生选择。学生自己**去开发一套飞控费力耗时稳定性还得不到保障,最后迫不得已只能使用APM或者Pixhawk等国外开源飞控。这类飞控由于代码量大、封装层多、开发环境对新手不友好,最关键的一点是几乎没有任何售后技术支持,使得普通本/专科生一开始直接上手就去改飞控代码,实现具体飞行任务变得几乎不可能。

      在这种情况下,学生为了完成飞行器赛题任务又需要满足赛题处理器限定,多采用组委会限定单片机(瑞萨/德州仪器)+开源飞控Pixhawk/APM的方式去比赛。学生不需要去管Pixhawk/APM飞控端代码,只需要在组委会限定单片机平台上,用单片机去编写程序实现模拟出遥控器控制信号PPM/PWM,模拟出的遥控器信号接到飞控遥控信号接口,进而去控制无人机飞行。前些年飞行器赛题内容相对比较简单,采用Pixhawk/APM这类飞控也能完成任务,本方案下文称作方案1。

      更有甚者在19年工程机器人大赛无人机赛题中,对于第二、三项中需要无人机自主完成的任务,有一个队伍直接采用大疆Mavic无人机去参赛,然后在自己遥控器杆上加装了舵机等机械装置,可以实现通过程序设定去操作遥控器打杆,进而实现无人机的“自主”飞行,同时在无人机端装了视觉OPENMV和数传,用户利用自己加装的遥控器端的控制器去处理无限得到的视觉端处理数据,进而去决策无人机如何“自主”飞行,本方案下文称作方案2。

      使用程序模拟遥控器PPM/PWM信号和舵机等机械装置改变遥控器信号本质上是一样的,都是通过改变飞控收到的遥控器数据,进而改变无人机的位置、速度、姿态期望实现自主飞行。上述打着插边球的参赛方案1和2显然不是组委会的出题初衷,但是人家也确实是满足当时竞赛赛题要求。正式鉴于此前不明确规则中存在的缺失,组委会在后面的无人机赛题中对限定赞助商MCU的处理具体内容部分逐步进行了明确,进而发展到当下放开机载计算机的限制,这一放开使得电赛飞行器向前迈了一大步。

      机载计算机限制使用的放开使得依靠激光雷达/视觉SLAM等高精度定位手段在比赛中得以使用,实际2020年省赛中有少量队伍使用机载计算机平台、到了2021年国赛中基本已全面放开此限制,在无人机中使用机载计算机平台已经成为大势所趋,学生能够实现更加高效的二次开发,彻底告别“盲飞”。




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