【《无人机巡线系统方案设计》1000字】

PAGEPAGE1无人机巡线系统方案设计1.1总体方案本课题的最终目的是设计出一套比较完备的、能够应用于视觉巡线场景的无人机硬件设备。该课题主要有两部分技术要求，一是图像的采集和定位，二是控制无人机巡线运动。图像的采集和定位的整体思路是要采集前方路面信息，然后图像处理器对摄像头拍摄到的图片帧进行处理提取出相应的参数，再通过串口传送这些参数给飞控板。控制无人机巡线的整体思路是飞控板接收到参数后再进一步处理，解算出相应的指令控制无人机进行巡线运动。1.2硬件设备配置基于以上思路，考虑到视觉部分需要对数据进行第一步的处理，视觉模块决定采用OpenMV，飞控板采用由实验室提供的PixHawk1.4.8，其余与飞控板连接的配件包括电池与电流计、电机与电调、遥控器与接收机。1.1.1视觉模块简单来说，OpenMVCam是一款支持MicroPython语言的可编程摄像头电路板。其中装有SD卡作为引导文件系统，摄像头可拆卸，核心处理器是基于ARM的STM32H7芯片，用来快速进行一些图像处理操作，内置一些应用于机器视觉的图像处理算法，在一些简单的图像识别场景中非常实用。图1.1OpenMVCam示意图与OpenMVCam对应的编程工具是OpenMVIDE，OpenMVIDE界面布局简洁易操作，主要有三块区域分别为文本编辑区、帧缓冲区和直方图显示区，同时还有一个可以查看OpenMV调试输出的串行终端。在OpenMVIDE中有许多现成的可以直接拿来使用的图像处理函数，例如特征点检测、图像运算、寻找色块等，这样不仅省去了一些图像预处理的操作，而且可以在知晓原理的基础上更加灵活的应用各种函数来完成需要的功能，同时在OpenMVIDE文件菜单下还提供大量的示例脚本来展现一些OpenMV可以实现的功能，提供给使用者学习。1.1.2无人机平台PixHawk是开源飞控项目PX4的硬件部分。PX4同ArduPilot一样，也是一款低成本、高性能的自动驾驶仪软件系统，是PixHawk飞控的原生固件，并且PX4和ArduPilot可以说自被研发出来到现在都是世界上最先进成熟的两套无人机软件系统。最初ArduPilot也有一套独立的APM飞控开发板，但随着固件版本更迭APM板由于性能问题逐渐无法支持更新版本的ArduPilot固件，于是ArduPilot开发者们将ArduPilot移植到PixHawk硬件设备上，这一点可以从ArduPilot代码中的核心模块modules中看出来。目前国内大部分无人机系统的开发也是基于PX4和ArduPilot这两款固件。图1.2PixHawk飞控示意图PixHawk飞控板是在FMUv2项目的基础上进一步修改的。FMUv2由两部分组成：PX4FMU和PX4IO。PX4FMU模块是自动驾驶仪的核心部分，主要负责无人机的姿态解算部分，而PX4IO则主要负责接受姿态解算的数据并执行姿态控制以及飞控板外围设备的管理。最初几个版本的PixHawk由PX4FMU和PX4IO两部分组成，随着硬件的发展合并成为现在的一个整体。FMU项目现在已经迭代到FMUv5，尽管FMUv2与FMUv5的最新设计相比显得有点过时，