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实验室或功能区 空地协同实验室 - 方案文档

空地协同实验室

空地协同实验室聚焦空地协同领域的技术教学与实训,覆盖从单一设备开发到多智能体协同作业的全流程训练,为学习者提供无人机飞控开发、AI 视觉感知、无人车运动规划以及空地设备间任务调度、数据交互等多维度实践场景,助力其掌握群智感知、协同规划等空地协同核心技术,是培养具备空地协同系统开发与应用能力专业人才的重要载体。


主要功能
提供无人机(四旋翼、AI 视觉)、无人车的开发与实操训练。 借助空地协同系统软件包,实现无人机与无人车的协同作业模拟。 通过各类设备,开展群智感知、协同规划等空地协同技术的教学与实训。
航拍航测专项学习与训练
学生通过航拍航测专项训练能够掌握航拍航测无人机相关基本操作要领和拍摄手法,并掌握基本的图像和视频后期处理方法,能够制作具有一定水平的图片和视频作品。
无人机航拍影像处理
实现二维正射影像与三维模型快速生成,具备激光雷达点云融合、多光谱分析等高级功能,并可输出多种专业格式数据,助力测绘、建筑、农业等行业高效作业。
主要实验装备
多旋翼航拍教学无人机开发平台

本平台专为院校无人机航拍与开发教学打造,采用碳纤维可折叠四旋翼机身,内置GPS高精度定位模块,兼顾便携与稳定性。搭载STM32全开源飞控(C++编写,支持二次开发),通过配套地面站可完成PID调参、传感器校准、航线规划等实训。配备三轴云台4K相机(1/1.7英寸索尼CMOS,320°航向轴)及高通八核图传遥控器(5.5英寸1080P高亮屏,15km双路数字图传),支持超高清航拍与第一视角任务飞行。提供纸质实训手册、飞控开发教程及11节视频课程,覆盖地面站操作、代码编译等环节,是飞行控制与航拍应用一体化教学的理想平台。

AI视觉无人机开发平台(激光雷达版)

激光雷达版搭载VisBot 3代视觉模块,双轴增稳云台以及4线LiDAR激光雷达,适用于无GPS环境下基于视觉/LiDAR的无人机定位/导航/避障算法的验证与开发,以及室内无人机组网编队的研究。激光定位基于LiDAR激光传感器获得的点云数据,并且融和惯性导航模块的6轴数据,实现的LIO算法。视觉定位是通过基于双目视觉传感器的双目图像,融和惯性导航模块数据,实现的VIO算法。可以基于动作捕捉系统定位,支持VRPN协议实时获得定位信息,提供真实飞行数据。避障功能是基于定位结果,基于LiDAR点云/iTof深度图/双目产生深度图,实时生成地图和路径规划的避障算法。

激光雷达通过发射激光束并接收反射光来测量距离,能提供高精度的距离数据,可精确探测到障碍物的位置、形状和大小等信息,相比单纯的视觉传感器,受光照条件、物体表面纹理等因素的影响更小。可以在诸如电磁干扰、强光干扰等复杂的环境中稳定工作,减少因外部干扰而导致的误差,保证无人机对周围环境的准确感知。结合激光雷达获取的大量精确距离数据和OWL mini3L自身的计算能力,能够快速构建出周围环境的三维模型,为无人机的自主导航、路径规划以及避障提供更全面、准确的信息基础,使其能更好地适应复杂多变的环境。

无人车开发平台

基于ROS操作系统开发的智能视觉搬运机器人,以树莓派4B为主控,采用Python编程,在视觉机械臂的基础上,增加了一个可以全向移动的麦克纳姆轮底盘,使得机器人可以进行移动抓取、目标追踪、智能搬运等功能,底盘可以自由拆卸,既可以作为桌面视觉机械臂使用,也可以作为移动视觉机械臂使用,提供源代码及两百多节课程资料,帮助用户更好的学习相关知识。能够与无人机配合实现空地协同。

多旋翼专业测绘无人机

在搭载负载的情况下,前飞续航可达59分钟,悬停状态下也可维持53分钟,支持25米/秒高速避障功能,适用于消防、搜救等需要长时间作业的场景。此外,其全向避障系统结合环扫激光雷达、毫米波雷达及全彩低光鱼眼视觉传感器,可精准识别细小障碍物,并能在夜间穿透雨雾作业,在复杂环境中实现安全返航。图传系统方面,采用O4图传行业增强版,最大传输距离达40公里。十天线结构搭配中继模块设计,可在山区等信号遮挡环境下有效扩展作业范围。

大疆制图软件

支持无人机航拍影像处理,实现二维正射影像与三维模型快速生成,具备激光雷达点云融合、多光谱分析等高级功能,并可输出多种专业格式数据,助力测绘、建筑、农业等行业高效作业。

无人机安全飞行防护场地

无人机飞行安全防护场地全方位守护无人机飞行训练和科学研究,为无人机实训实验筑起安全屏障,可避免因操作失误导致的人员受伤。

场地标准尺寸为5.0 m × 5.0 m × 2.5 m,采用桁架骨架结构、5英寸尼龙防护网,配套海绵地垫,不仅可用于无人机日常和赛前训练,也可搭建任务场地用于课题研究实验和各类创新实践。

实验室设备清单
序号 设备名称 单位 数量 设备品牌 设备型号
1 多旋翼航拍教学无人机开发平台 10 中航恒拓 HT500HP
2 AI视觉无人机开发平台(激光雷达版) 10 中航恒拓 OWL Mini 3L
3 无人车开发平台 10 中航恒拓 HT-CAR
4 空地协同系统软件包 1 中航恒拓 ASCS
5 多旋翼专业测绘无人机 1 DJI Matrice 400
6 大疆制图软件 1 DJI Terra
7 计算机 18 主流品牌 主流型号
8 六边形桌椅组合 9 中航恒拓 LT-6
9 无人机安全飞行防护场地 1 中航恒拓 HT-Flight Zone
主要课程与实验
无人机航拍及图像处理
了解掌握航拍无人机构造与原理,实现操作无人机进行航拍,熟悉航拍运镜和图像、视频处理。
■ 实验1:航拍运镜实践
■ 实验2:图片处理与调色实践
■ 实验3:视频调色实践
■ 实验4:视频剪辑实践
■ 实验5:人物追踪及跟拍实践
■ 实验6:航拍综合实战
■ 实验7:紧急情况下航拍无人机的操控
配套课程资源
无人机航拍
航拍无人机使用说明、开发教程、配套软件、教学视频、竞赛指导等。
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