云南大学无人机+人工智能创新实验室建设项目 - 中航恒拓

云南大学

无人机+人工智能创新实验室建设项目

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云南大学无人机+人工智能创新实验室建设项目

慧伊创新科技(北京)有限公司
概述
无人机与人工智能的结合,正在重塑传统行业并开拓全新应用场景。通过搭载AI芯片、传感器及深度学习算法,无人机实现了从“远程操控工具”到“自主决策终端”的跨越式进化。在核心技术层面,AI赋予无人机实时环境感知能力,如通过计算机视觉识别障碍物、追踪目标,结合SLAM技术实现复杂场景下的精准避障与路径规划。行业应用中,农业无人机通过多光谱分析精准监测作物健康,物流无人机利用智能调度系统优化配送路线,安防巡检无人机则能自动识别异常行为并预警。更值得关注的是,AI驱动的无人机集群技术已应用于灾害救援,多机协作可快速构建三维灾情模型,提升搜救效率。
随着边缘计算与5G技术的融合,未来无人机将在城市管理、环境保护等领域展现更强的实时决策能力,但同时也面临数据隐私、空域安全等挑战,亟待技术标准与法规的协同创新,无人机+人工智能在多个学科和领域都有着学术研究意义。对于高等院校来说,面对无人机技术和人工智能技术的发展,如何培养兼具不同学科和领域的技术应用与行业知识的复合型人才成为了重点,同时,人工智能技术能够与高校教学的深度融合,将推动教育从“规模导向”向“质量驱动”转型,要求高校在课程创新、师资建设、成果落地、资源整合等领域实现系统性变革,结合学生自身情况,从“标准化教学”转向“精准化育人”。
建立无人机与人工智能实验室,能够推动技术研发和创新,培养复合型人才,搭建产教融合实践平台,加速人工智能与无人机融合技术的突破。同时驱动产业升级与经济发展,革新教育模式与科研体系,不仅是技术研发与人才培养的基础设施,更是连接教育、产业与科研的核心枢纽,其目标在于通过技术赋能与生态协同,推动社会生产力和创新能力的双重跃升。
无人机专业设置的必要性及可行性

在全球科技日新月异的背景下,无人机技术作为21世纪最具潜力的新兴技术之一,正引领着一场科技革命。无人机以其独特的飞行能力、广泛的应用场景和低廉的运营成本,在全球范围内引起了广泛关注。从军事侦察到民用航拍,从农业植保到物流配送,无人机技术正逐步渗透到各个行业领域,成为推动经济社会发展的新动力。近年来,随着人工智能、大数据、云计算等先进技术的快速发展,无人机技术也迎来了前所未有的发展机遇。无人机的智能化水平不断提高,自主飞行、避障、目标识别与跟踪等能力显著增强,使得无人机在更多复杂环境中得以应用。同时,随着电池技术、材料科学的进步,无人机的续航能力、载重能力也得到了大幅提升,进一步拓宽了其应用场景。

此外,随着国家对无人机产业支持力度的不断加大,无人机市场前景广阔。据统计,全球无人机市场规模近年来持续增长,预计未来几年仍将保持高速增长态势。在此背景下,无人机专业的建设不仅有助于提升学院的教学和科研水平,还将为地方经济社会发展注入新的活力,推动无人机产业在当地的快速发展。随着无人机技术的快速发展,其在航空技术、智能控制及遥感监测等领域的应用日益广泛。无人机实训室建设项目是在国家加快无人机产业发展、促进智慧农业与智慧城市建设的战略部署下提出的。当前,无人机技术正面临飞行稳定性、作业精度、智能化水平等关键问题的挑战,亟需通过深入研究和创新实践来解决。

“人工智能+”‌(Artificial Intelligence Plus,AI+)是指将人工智能技术与各行各业深度融合,推动产业转型升级和创新发展的一种理念与实践。它不仅是将人工智能应用于某一特定领域,而是通过技术的集成与创新,实现对传统行业的全面赋能与重构。机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支,用机器代替人眼来做测量和判断,通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,得到被摄目标的形态信息,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号;图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

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同时,随着自主协同技术的突破,无人机蜂群正从实验室概念演变为颠覆战争规则的“新锐力量”。它既是对未来“无人化、智能化”战争形态的预演,也是大国博弈中低成本战略威慑的具象化载体:通过数百架廉价无人机的高效协同,既能执行侦察、打击、电磁压制等复合任务,又可消耗敌方昂贵的防空资源。无人机蜂群作为一种新兴的集群智能系统,正逐渐改变着多个领域的运作模式。它由大量低成本、小型化的无人机组成,通过协同合作完成复杂任务,具有极高的灵活性和适应性,展现出巨大的发展潜力和应用价值。

专业的建设,旨在提升我国在无人机技术领域的自主创新能力,推动相关产业的转型升级,为经济社会发展注入新的动力。同时,培养更多具备无人机技术研发和应用能力的专业人才,满足社会对无人机技术人才的需求。同时,本专业的设立还能够提升学校科研实力,将为无人机技术的深入研究提供有力支持,有助于产出高质量的学术论文、技术专利和科研项目。促进产业发展,通过技术创新和成果转化,推动无人机技术的产业升级,为相关产业提供技术支持和解决方案,服务社会需求,无人机技术在农业植保、环境监测、应急救援等领域的应用需求日益增长,实训室建设将有助于满足这些需求,提升社会整体效益。

专业建设具备较高可行性。首先,市场需求与产业前景支撑,应用领域多元化,无人机技术已渗透至农业精准喷洒、物流配送、环境监测、应急救援等20余个领域,其中农业无人机市场规模增速超30%,其次,人才缺口显著,无人机操控、维护及反制技术等岗位需求激增,技术与产业基础成熟,核心技术突破,自动驾驶、5G通信、AI图像处理等技术已实现商业化应用,支撑无人机在复杂环境下的自主飞行与任务执行。产业链协同完善,从硬件制造到软件开发生态完整,电动垂直起降飞行器、智能机场等配套基础设施加速落地。政策与战略布局明确,国家级政策扶持,中国将低空经济纳入新增长引擎,出台空域管理改革、研发补贴等政策,并推动校企共建产业生态。区域经济协同,多地政府通过专项工作小组机制,深化通用机场建设、低空旅游开发等合作项目。同时,随着人工智能技术的发展,人工智能 + 无人机也逐渐得以应用,如何使人工智能技术惠及千家万户,如何进一步促进无人机智能化也是今后研究的热点,专业的建立,亦可满足相关领域的交学与科研工作。

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无人机实验室建设的必要性及可行性

随着无人机技术的快速发展,无人机在各个领域的应用日益广泛。为了满足行业对无人机专业人才的需求,建设校内实训基地显得尤为迫切。通过实训基地的建设,可以为学生提供更加贴近实际工作环境的学习和实践机会,提高他们的专业技能和实际操作能力,从而更好地适应行业发展的需要。

■教学与培训需求细化

传统的教学模式往往侧重于理论知识的传授,而缺乏实际操作和实践环节。通过建设校内实训基地,可以打破传统教学模式的束缚,将理论与实践相结合,使学生在实际操作中深入理解和掌握无人机技术,提升教学质量和效果。随着新设备的引入,针对无人机相关的教学与培训需求进行了全面细化。首先,在课程体系建设方面,注重将新设备与现有无人机相关课程紧密结合,构建了一个涵盖无人机原理、飞行控制、数据处理、航拍与遥感应用等多方面的完整课程体系。这些课程不仅注重理论知识的传授,更强调通过实践操作来加深学生对理论知识的理解,从而培养他们解决实际问题的能力。例如,在无人机原理课程中,会结合新设备的结构特点,详细讲解其工作原理,并安排学生进行实际操作,亲身体验无人机的飞行控制过程。

在实操训练方面,设计了丰富多样的训练项目,旨在全面提高学生的动手能力和团队协作精神。这些训练项目涵盖了无人机操作、维护、编程等多个环节,通过模拟真实场景和任务,让学生在实践中不断锻炼和提升自己的技能。同时,还注重培养学生的团队协作能力,通过小组合作的方式完成训练任务,让他们学会相互协作、共同解决问题。此外,为了确保教师团队能够胜任新设备的教学和科研工作,还加强了师资培训提升工作。组织教师参加设备操作、软件应用、数据分析等方面的专业培训,使他们能够熟练掌握新设备的使用和维护方法,从而更好地指导学生进行相关学习和研究。

■科研创新需求拓展

在推动科研创新需求的拓展方面,跨学科研究的促进成为了一个关键策略。新设备的引入应着重于支持多学科交叉研究,通过融合计算机科学、电子工程、机械工程与地理信息科学等领域的专业知识,为无人机技术在农业、环境监测、城市规划等多个领域的应用创新提供强有力的支撑。这样的跨学科合作不仅能打破传统学科界限,还能激发新的研究思路和方法,从而推动相关领域的前沿探索和技术突破。学院应鼓励和支持师生围绕这些新设备,开展自主导航、智能避障、精准农业、环境监测等高端技术研发项目,这不仅能够提升学院的科研实力和竞争力,还能为社会带来实际的技术创新和效益。同时,随着人工智能技术的发展,单纯对无人机操作已经无法满足社会对高层次无人机人才的需求,从能充分利用人工智能带来的便利到应用开发,学校也应逐步提升教学内容的深度,提升学生在新时代背景下的综合竞争力。

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■推进学生就业创业

随着无人机相关政策的出台,无人机行业更是获得了巨大的发展机遇,国务院办公厅印发了《关于促进通用航空业发展的指导意见》,提出扩大低空空域开放力度,并简化了审批流程,加大资金支持,强化人才培养,支持大专院校和职业学校开设通用航空类专业,培养相关专业技术和管理人才。无人机人才为国内紧缺型人才之一,依托航空学院应急救援专业开展无人机应用技术教育培训,学生通过系统学习可以直接就业从事应急救援无人机应用技术相关岗位,或者直接创业。

校内实训基地的建设不仅可以提升学生的专业技能和实际操作能力,还可以为他们提供更多的就业和创业机会。通过与企业的深度合作,学生可以了解行业的最新动态和市场需求,从而更好地规划自己的职业生涯和创业路径。

此外,加强产学研合作也是推动科研创新需求拓展的重要途径。学院应积极与无人机产业链上下游的企业建立紧密的合作关系,通过联合开展技术研发、人才培养和成果转化等工作,形成产学研用协同创新的良好生态。这种合作模式有助于将学院的科研成果快速转化为实际生产力,同时也为企业提供了技术创新和人才支持,实现了双方共赢。通过产学研合作,不仅能加速无人机技术的商业化进程,还能在实践中培养更多具备创新能力和实践经验的高素质人才,为行业的持续发展注入新的活力

■社会服务需求深化

校内实训基地的建设不仅可以服务于本校的学生和教师,还可以面向社会提供培训和服务。实训基地可用于无人机执照培训,为学员提供专业的无人机操作技能和知识,帮助他们获得相关执照,提升就业竞争力。在无人机技术的广泛应用背景下,致力于深化社会服务需求,提供定制化的技术解决方案。首先,针对地方政府和企业的多样化需求,设计并实施定制化的无人机技术服务方案。这些方案涵盖城市规划、环境监测、灾害评估、农业植保等多个领域,通过无人机的高效、精准作业,助力地方政府提升治理能力,帮助企业优化运营流程,实现经济效益与社会效益的双赢。同时,还可以开展光伏板清洗、森林草原消防巡查、低空物流配送、低空文旅等服务,与企业和其他机构合作,承接各种无人机相关的培训项目和服务任务,为学校创造更多的社会效益和经济效益。例如,在城市规划中,利用无人机进行高分辨率航拍,快速获取城市空间信息,为城市规划者提供直观、准确的数据支持;在农业植保方面,通过无人机喷洒农药,实现精准施药,减少农药使用,提高农作物产量和品质。

此外,注重数据价值的挖掘与利用,致力于构建数据服务平台。利用无人机新设备采集的大量数据,建立数据分析与处理平台,运用先进的大数据分析技术,为政府和企业提供深度洞察和决策支持服务。通过数据分析,政府可以更加精准地掌握环境状况、灾害影响等信息,为政策制定提供科学依据;企业则可以利用这些数据优化生产流程,提高市场竞争力。同时,还积极开展公众科普教育活动,通过举办无人机展览、讲座、工作坊等形式,提高公众对无人机技术的认知度和接受度,为无人机技术的普及和推广贡献力量。这些活动不仅增强了公众的科技素养,也为无人机技术的未来发展奠定了坚实的社会基础。

■促进学校向高层次发展

在满足基础教学要求的同时,提升学生的职业能力,有效带动实习、就业质量的提高,做到专业的可持续发展,创办特色专业、品牌专业,还可以作为本校及周边院校的专业教师的教学能力提升和经验技术交流基地,满足青年教师的教学业务提高、骨干教师的特色教学改革、学科带头人的品牌专业建设需求,实现教师队伍专业化梯队建设。根据当前教育发展趋势和“1+X”标准,以及无人机生产制造企业及应用企业等不同类型对从业人员的要求,达成学生技能考核评价的目标,并能承担高技能人才技能大赛低空经济及无人机项目和大赛等。

综上所述,校内实训基地的建设对于满足行业发展需求、提升教学质量与效果、促进学生就业与创业以及增强学校社会服务能力等方面都具有重要的意义和作用。因此,该项目的实施是必要的和迫切的。

建设方案
本方案旨在构建具备前沿技术支撑的无人机+人工智能创新实验室建设项目,通过系统化部署实现教学、实训、科研与产业转化的无缝衔接。根据云南大学实际情况及根据专业需求,无人机+人工智能创新实验室建设项目建设方案主要分为智能控制系统创新开发实验室人工智能系统创新开发实验室等功能区域。


智能控制系统创新开发实验室


主要功能
无人机故障检修
无人机零部件维修测试平台主要面向无人机应用技术专业开展无人机调试与综合应用维修测试实训工作,通过该维修测试平台学生能够掌握无人机常见故障维修及综合测试应用
无人机故障检测与维修
接头采用插拔接口设计,可同时设置多种不同的无人机故障,设置动力电源故障、分电板故障、电机供电故障、电机信号故障、接收机故障、飞控供电故障、电机转向故障,故障可通过插拔接口或者开关进行恢复复原。
嵌入式系统与自动控制开发
通过嵌入式及无人机案例实验箱,可实现嵌入式系统课程、嵌入式传感器、自动控制、无人机飞控开发等方向的实验教学。
无人机传感器系统开发
无人机等任何智能设备都离不开传感器技术,学生需要了解各类传感器的工作原理和特征并结合理论知识完成传感器系统软硬件开发,并将相关传感器与无人机结合以实现更多功能,能够培养学生的综合开发能力。
惯性导航系统开发
惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统,可用于无卫星定位时的持续导航定位。学生可以通过学习相关技术原理,并开发符合实际需求的软硬件系统并与无人机进行结合,培养学生的软硬件开发能力。
无人机拆装与维护
能够使学生了解无人机基本构造与原理,掌握无人机组装维护、维修保养等相关理论知识与实操能力。
无人机与机械爪
能够提供无人机和机械爪开发平台,可根据需求实现对应的功能,还可以满足一系列竞赛的要求。
无人机动力匹配测试
通过无人机动力测试实验平台无人机可进行螺旋桨、电机的匹配度测试等功能。
主要课程与实验
无人机故障调试与维护
能够进行以下故障检测实验。
■ 实验1:无人机配电系统故障检测实验
■ 实验2:无人机电源管理模块故障检测实验
■ 实验3:无人机遥控通讯系统故障检测实验
■ 实验4:无人机电机缺项故障检测实验
■ 实验5:无人机电调信号故障检测实验
■ 实验6:无人机电调供电故障检测实验
■ 实验7:无人机动力系统综合检测实验
■ 实验8:IMU惯性测量单元校准故障检测实验;
■ 实验9:无人机飞控故障故障检测实验
■ 实验10:无人机系统综合故障检测实验
嵌入式系统及飞行控制系统原理与开发
基于ARM Cortex嵌入式系统,开发多旋翼无人机飞控系统。综合应用控制和传感器相关知识,在课程组提供的嵌入式系统开发板上,开发传感器采集模块、传感器数据融合和滤波模块、内环控制模块、外环控制模块、通信模块等,并将诸模块进行整合,形成一套完整的多旋翼无人机飞行控制系统。能够满足从单片机入门至传感器数据采集再到PID等全套实验需求。
STM32相关基础实验
■ 实验1:GPIO实验,点亮流水灯
■ 实验2:按键操作实验
■ 实验3:定时器与外部中断实验,实现LED定时闪烁与呼吸灯
■ 实验4:串口收发实验
■ 实验5:呼吸灯实验
■ 实验6:蜂呜实验
■ 实验7:电机驱动及空心杯电机实验
■ 实验8:TFT LCD实验
■ 实验9:ADC采样实验,并获取电池电压
■ 实验10:DAC输出正弦波实验
■ 实验11:WIFI实验
■ 实验12:MS5611实验
■ 实验13:SD卡实验,将SD卡中图片显示在TFT LCD
■ 实验14:SPI读取IMU数据实验
■ 实验15:IIC读取气压计 MS5611 数据
■ 实验16:PPM实验,遥控器定时器输入捕获
■ 实验17:PWM实验,通过外设输出PWM波控制蜂鸣器的音调
■ 实验18:磁力计数据获取实验
■ 实验19:陀螺仪积分获取角度
■ 实验20:传感器低通滤波实验
■ 实验21:加速度计3轴分解实验
■ 实验22:音频输出播放实验
■ 实验23:麦克风音频输入及信号处理输出实验
■ 实验24:ucos Mahony滤波实验
■ 实验25:ucos led实验
飞行控制系统相关实验
■ 实验1:陀螺仪实验,掌握陀螺仪数据及原理,获取角速度数据并计算角度。
■ 实验2:加速度实验,掌握加速度计原理,获取加速度数据并计算角度。
■ 实验3:磁力计实验,掌握磁力计原理,获取磁力计数据并计算角度。
■ 实验4:传感器校准实验,了解传感器误差来源,掌握传感器校准方法和软件实现。
■ 实验5:传感器低通滤波实验,掌握巴特沃斯低通滤波器设计,实现滤波器调参。
■ 实验6:姿态解析实验,了解无人机姿态表示方法,掌握 Mahony 滤波算法。
■ 实验7 DCM 方向余弦矩阵实验,了解方向预选矩阵,对 DCM 进行应用,获取运动加速度数据。
■ 实验8:无人机控制系统建模及实现。
■ 实验9:无人机对轴平衡调试试验。
■ 实验10:无人机定高飞行实验。
■ 实验11:无人机遥控飞行实验。
无人机传感器原理相关开发
常用传感器数据读取和应用。
■ 实验1:红外避障碍传感器数据采集与展示
■ 实验2:霍尔传感器数据采集与展示
■ 实验3:温度湿度传感器数据采集与展示
■ 实验4:火焰传感器数据采集与展示
■ 实验5:上位机软件开发
惯性导航原理与相关开发
了解惯性导航相关原理并开发上位机软件。
■ 实验1:获取IMU数据
■ 实验2:获取卫星定位数据
■ 实验3:IMU与卫星定位数据融合
■ 实验4:在地图中记录轨迹
■ 实验5:GPS与Move_Base导航
■ 实验6:上位机软件开发
实验教学内容要求 系统须配套详细的实验指导手册,支持完成至少以下8个核心实验: 实验一:系统启动与设备认知实验 – 掌握系统架构、通电流程及各模块功能。 实验二:5.8G图传系统通信实验 – 完成图传链路建立,观察实时图像传输效果。 实验三:915MHz数传通信实验 – 建立数传链路,通过地面站软件遥测飞行数据。 实验四:遥控器、舵机控制与PWM信号分析实验 – 操作遥控器控制舵机,并用示波器测量分析PWM信号波形。 实验五:5.8G图传信号频谱分析 – 使用频谱分析仪观测图传信号频谱特征、中心频率与带宽。 实验六:915MHz数传信号频谱分析 – 使用频谱分析仪观测数传信号频谱,对比其与图传信号的差异。 实验七:2.4G遥控信号频谱分析 – 捕捉并分析遥控器发射的2.4GHz信号频谱特性。 实验八:多信号干扰分析与频谱管理 – 模拟同频干扰场景,观察通信质量变化,理解频谱管理重要性。
无人机结构与系统
该课程旨在使学生深入了解无人机的结构组成、各部件功能以及整体系统的工作原理。通过理论学习与实践操作相结合,学生能够掌握无人机的基本构造和系统设计原理。
■ 实验1:识别无人机各部件外观
■ 实验2:无人机相关软件安装与基本操作
■ 实验3:C++与Git
■ 实验4:遥控器使用
无人机组装与调试
这是一门实践性很强的课程,学生将亲手进行无人机的组装与调试工作,通过实际操作,学生将掌握无人机的组装流程、调试技巧以及测试方法,确保无人机能够正常、稳定地运行。
■ 实验1:无人机组装
■ 实验2:无人机零部件更换
■ 实验3:无人机零部件调试
■ 实验4:起飞前设置(固件、参数、传感器、电机、螺旋桨)
主要实验装备
无人机零部件维修测试实训平台

无人机零部件维修测试平台主要面向无人机调试与综合应用维修测试实训工作,通过该维修测试平台,学生能够掌握无人机常见故障维修及综合测试应用。

平台构造合理,操作便捷,功能丰富,采用一体集成式设计,配备防静电实验操作台,集成波形采集模块,波形发生器,数字万用表,可编程直流电源,可编程直流电子负载等设备,可用于无人机调试与综合应用维修测试实训、无人机常见故障维修及综合测试应用,能够进行无人机电机、控制机构、信号传输、遥控器等部分测试并可对控制程序进行综合编程练习,还可以用于无人机软件调试、参数设置、地面站及应用程序开发等。

无人机综合调试与检测实训平台

无人机综合调试与检测实训系统整机功能丰富,既可满足课程教学使用,还可以满足竞赛、研究等需求,可做到一机多用。系统集成了无人机地面站系统、高精度示波器、万用表等多种部件,可满足无人机调试、信号波形查看、各传感器数据查看等需求,还能够满足无人机调试与试飞、不同飞行模式飞行体验等需求,拥有无人机升降平台,能够确保试飞过程中的安全,满足新机组装后验证、维修零件后验证、PID参数调节、抗风性能测试,还能够通过集成的拉力传感器、振动传感器实现零部件疲劳测试、整机及单电机拉力测试、结构震动测试等功能。

无人机故障检修实训平台

无人机故障检修实训平台功能全面,涵盖了硬件配置、飞行模式、传感器集成、功能扩展、实训平台结构、安全设计、故障设置与检测以及故障检测与维修等多个方面,能够为学生提供丰富的实训内容和良好的学习体验,有助于培养学生的无人机故障检测与维修能力。

该平台能够还原四旋翼无人机系统构成,直观展示无人机内部线路的连接方式,帮助学生深入了解无人机的硬件结构和电气连接。支持多种无人机故障情景,包括动力电源故障、分电板故障、电机供电故障、电机信号故障、接收机故障、飞控供电故障、电机转向故障等,接头采用插拔接口设计,可同时设置多种不同的无人机故障情景,设置的故障可通过插拔接口或者开关进行恢复复原,方便学生进行故障模拟和维修练习。

嵌入式及无人机案例实验箱

嵌入式及无人机案例实验箱不仅可以满足传统的嵌入式及STM32相关课程的教学实验需求,还为课程设计提供了丰富的无人机飞控工程案例化实验。

该实验箱由四大部分组成,分别为STM32嵌入式实验板卡、平面对轴平衡调试平台、遥控控制器及配件、四轴飞行器。

通过嵌入式及无人机案例实验箱,可实现嵌入式系统课程、嵌入式传感器、自动控制、无人机飞控开发等方向的实验教学。嵌入式实验板卡的处理器采用STM32F407,可以实现丰富的嵌入式硬件外设实验,还可与平面对轴平衡调试平台配合完成对轴控制实验,实现无人机的飞控开发入门学习。


无人机传感器技术开发实训平台

无人机通常采用多种传感器,通过数据融合技术将来自不同传感器的数据整合成更准确的信息。传感器之间的协同工作可以实现无人机的高度自主飞行和复杂任务执行。无人机传感器技术开发实训平台提供多种传感器模块,主要包括惯性导航传感器模块、红外传感器、温湿度传感器、火焰传感器等。传感器模块套件配合单板计算机,实现各种传感器原理、应用、上位机软件编写等实验。

无人机GNSS INS惯性组合导航开发模块可用于学习无人机惯性导航。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础,通过测量载体在惯性参考系的加速度,将它对时间进行积分,且把它变换到导航坐标系中,就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。

刚体陀螺仪教学实验系统

本系统采用一体化集成设计,集精密双轴万向架、高速无刷驱动、高精度IMU传感与专业分析软件于一体,通过直观的运动演示与精确的数据测量,生动呈现角动量守恒、定轴性、进动与章动等核心物理规律。学生可亲手操作并观察高速旋转转子在惯性空间中的指向稳定性,定量研究外力矩与进动角速度的关系,并通过上位机软件实时获取三维姿态、角速度等多维度数据,进行可视化分析与处理。系统安全可靠,操作直观,不仅能够加深学生对抽象理论的理解,更可培养其科学探究与工程实践能力,是理论与实验相结合的理想教学平台。

室内教学拆装调无人机实训平台

室内教学拆装调无人机实训平台HT380是一款专为教学而生的无人机实训平台,外观设计精美,机身采用高强度碳纤维和航空铝材质,配以M3内六角碳钢螺丝,牢固可靠,不易损坏,寿命长,可用于反复拆装,能够清晰展示无人机各零部件外观,使学生了解无人机基本构造与原理。配套多自由度桌面调试系统,无人机可通过快拆接口连接到调试器,配套专业遥控器,学生可在室内桌面上进行飞行调试,调参,避免炸机。

提供完备的使用说明书、拆装调试手册、全系列视频教程等学习资料,不仅可进行无人机相关教学以及零部件调试、故障检测维修、地面站调试与设置等学习,还可以用于学科竞赛、二次开发和改装。

教学无人机机械抓取平台

HT500Z是面向教学与竞赛的机械抓取无人机实训平台,配备可拆卸机械爪模块,支持物品抓取、运输及定点投放功能。

系统内置航线规划与基础避障能力,可满足物流运输课程实训需求,也可用于无人机相关竞赛。平台采用模块化设计,支持二次开发,便于与教学体系对接。

无人机动力系统测试实训平台

无人机动力系统测试实训平台是一款专业化的智能检测系统,集成高精度传感器阵列与模块化设计,可同步采集拉力、扭矩、转速、电压电流等数据,通过闭环控制系统实现电机效率、桨力效率的实时分析。平台配备双冗余应急保护机制,包括物理急停按钮与软件过载保护,确保测试安全。核心功能涵盖螺旋桨气动性能验证、电机KV值匹配度测试、动力系统能耗优化,支持定桨距/变桨距多场景模拟,为无人机研发提供从单机部件到整机动力链的全流程测试解决方案。

设备清单
序号 设备或部件名称 单位 数量 品牌 型号
1 无人机零部件维修测试实训平台 1 中航恒拓 WX100
2 无人机综合调试与检测实训平台 1 中航恒拓 TS100
3 无人机故障检修实训平台 2 中航恒拓 GZ100
4 嵌入式及无人机案例实验箱 15 中航恒拓 STM32 Drone ARM
5 无人机传感器技术开发实训平台 15 中航恒拓 HT-Sensors-EDU
6 无人机通信原理教学实验系统 15 中航恒拓 TX100
7 刚体陀螺仪教学实验系统 15 中航恒拓 HT-AXIS
8 室内教学拆装调无人机实训平台 3 中航恒拓 HT380
9 教学无人机机械抓取平台 3 中航恒拓 HT500Z
10 无人机动力系统测试实训平台 1 中航恒拓 DT100
11 计算机 30 主流品牌 主流型号
配套课程资源
嵌入式系统及无人机飞控开发
视频教程,主要包括BirdFlight软件系统初始化详解、四旋翼全模型控制原理详解、无人机位置控制、无人机视觉识别与位置控制教学、飞控工程之系统初始化流程、空心杯无人机安装开箱视频、空心杯无人机调试。
配套共包括28个实验教学实验指导书。
无人机传感器系统开发
各类传感器技术资料、开发指导以及例程。
无人机惯性导航开发
惯性导航系统开发手册、基本例程、相关资料文档、测试用上位机软件。
无人机装配调试
实训手册及视频课程,视频课程主要包括室内教学拆装调无人机实训平台组装上机臂及电机、组装上机臂20mm铝柱、组装下机臂、组装脚垫及机腿、组装电池板、安装机臂、安装电源模块及连接电调线、焊接电调线及BB响、安装LED灯及飞控、连接电调信号线和安装上主板、安装接收机并连接飞控线、固定电调和接收机天线、安装无人机桨叶、安装安全拉杆。
无人机算法入门课程
包括无人机算法、无人机与深度学习视频教程,主要包括零基础入门四旋翼建模与控制等。

人工智能系统创新开发实验室


主要功能
掌握人工智能系统环境搭建
了解和掌握主要人工智能开发和应用的系统环境搭建,能够运行常见人工智能模型并进行实验。
了解环境感知与传感器技术
了解和掌握智能环境感知和传感器相关技术,学习ROS与SLAM建图相关技术并进行实验。
掌握无人机+人工智能相关知识
了解和掌握人工智能、深度学习、机器视觉等知识,学习无人机避障碍、导航、目标跟踪等原理并实现相关应用。熟悉并配置ROS操作系统,熟悉Linux操作系统常用命令。
了解无人机自主飞行原理
了解和验证无人机自主飞行相关技术方案和原理,学习无人机控制相关技术并进行实验。
了解和掌握蜂群协同定位和协同控制
支持多无人机之间的协同定位,使蜂群在飞行过程中能够准确知晓彼此位置,为蜂群的协同飞行、编队等功能提供基础。可实现无人机之间的机间两两通信,任意一架无人机均可获取其他无人机的信息以及控制其他无人机飞行,从而实现蜂群的协同飞行、编队变换等复杂功能,以完成各种任务。
了解分布式、边缘计算和各类芯片架构原理
分布式人工智能全场景智慧教学与实训平台包括分布式人工智能系统各个主要组成部分,主要模块包括终端设备、边缘设备、网络设备和云端设备,可满足人工智能全场景教学、实验与科研。
满足人工智能不同场景教学实验需求
满足计算机网络、分布式计算、高性能计算与边缘计算相关教学与实验,实现人工智能模型训练与优化,可满足各类人工智能应用开发、测试与部署,满足大语言模型离线部署与应用。各模块支持二次开发,提供丰富教程资料,便于教学、竞赛和科研使用。
终端节点相关算法验证和开发
终端节点可对采集到的数据进行初步处理,终端设备包括ARM和RISC-V不同芯片架构类型的模块,可满足不同类型架构芯片的原理学习和程序开发、Linux相关基础学习与开发、基础AI模型的部署等。
边缘节点相关算法验证和开发
当终端节点性能不满足需求时,将一部分处理后的数据交由算力更强的边缘节点处理,边缘节点采用JETSON Orin NX Super和华为昇腾架构,可满足不同类型架构芯片的原理学习,满足较为复杂的深度学习相关程序开发和部署。
云端节点相关算法验证和开发
云端设备提供高性能计算模块和存储模块,当终端和边缘设备算力无法满足需求时,可将部分处理后的数据交由高性能的云端处理,可满足模型训练与推理,提供大语言模型本地化部署方案。
云端设备还提供存储模块,提供大容量数据存储空间,各模块均可访问其数据。
网络原理和相关配置学习
网络设备主要包括路由模块、交换模块和管理模块,路由模块、交换模块提供各模块之间的互联互通,路由模块支持二次开发,支持自定义网络环境配置。
无人机算法仿真
在计算机上模拟无人机在实际场景中的行为和传感器反应,提供机上各种传感器(如深度相机)数据,包括位置坐标、点云、深度图等,可在计算机中模拟无人机与人工智能算法,避免因程序设计不当造成无人机损坏或造成人员受伤。
主要课程与实验
ROS及相关技术
ROS系统而是一个运行在Linux等操作系统之上的次级操作系统。它通过提供硬件抽象、底层设备控制、进程间消息传递等功能,帮助开发者高效地创建和管理机器人应用软件,将机器人的软件功能模块化,形成一个个节点,这些节点可以通过发送消息进行通信,从而实现复杂的机器人行为。
■ 实验1:Ubuntu操作系统安装
■ 实验2:Ubuntu操作系统安装应用程序
■ 实验3:Ubuntu操作系统命令行操作
■ 实验4:ROS的安装
■ 实验5:ROS的运行(海龟移动)
■ 实验6:安装Visual Studio Code编辑器
■ 实验7:配置ROS环境并实现“Hello World”
无人机视觉
实验目的:了解和掌握无人机视觉跟踪技术的基本原理和实现方法
实验内容:由于无人机能搭载的传感器和处理器性能有限,因此与常规数字图像处理方法相比,要求所应用的方法同时具备实时性和可靠性。本实验需要综合应用SIFT、SURF、YOLO等视觉跟踪方法,利用学生自己的计算机,实现视觉跟踪,并要求在实验中开始学习使用ROS(机器人操作系统)、OpenCV等工具。
■ 实验1:K-MEANS网络搭建
■ 实验2:GAN网络搭建
■ 实验3:CGAN网络搭建
■ 实验4:YOLO网络搭建(V1-V8)
■ 实验5:基于YOLO实现目标识别
无人机滤波和传感技术
实验目的:了解和掌握无人机使用传感器和滤波器的基本原理
实验内容:本实验主要针对无人机控制系统中所使用的传感器和滤波器基本原理,包括IMU(惯性传感器)、GPS(全球定位系统)或北斗定位系统、Kalman滤波器或互补滤波器,通过实验,使用实际无人机上采集的传感器数据来融合出可靠的位姿数据,巩固所学知识。
■ 实验1:多传感器数据融合
■ 实验2:前端光流
■ 实验3:高效的去畸变方式
■ 实验4:误差卡尔曼滤波
■ 实验5:连续时间预积分误差传递
■ 实验6:离散时间预积分误差传递
同步定位与建图
实验目的:了解和掌握无人机同步定位建图基本原理和实现方法
实验内容:本实验主要探索无人机在不依靠外部定位手段,如GPS、无线基站和动作捕捉系统等的情况下,仅依靠自身携带的传感器进行导航、定位和地图建立的SLAM(同步定位建图)方法,合作完成一种或几种典型的SLAM方法原理调研、实际运行测试、评价等。
■ 实验1:VINS-Mono代码编译运行
■ 实验2:预积分零偏建模方式
■ 实验3:VIO初始化
■ 实验4:VIO数据预处理
■ 实验5:旋转外参初始化
■ 实验6:ceres解析求导以及核函数
■ 实验7:预积分残差计算
■ 实验8:预积分雅可比计算
■ 实验9:视觉重投影
■ 实验10:视觉雅可比
■ 实验11:滑动窗口边缘化
■ 实验12:VINS_Fusion介绍及运行
■ 实验13:VINS_Fusion光流优化
■ 实验14:VINS_Fusion初始化
■ 实验15:VINS_Fusion后端优化
■ 实验16:鲁棒的外点剔除策略
■ 实验17:VINS_Fusion的GPS融合
无人机位姿控制
实验目的:以多旋翼无人机为例,了解无人机位姿控制的基本原理和方法,并通过实验对无人机的闭环相应特性获得直观认识。
实验内容:本实验将基于室内无人机飞行实验,学习和体验无人机姿态位置和姿态控制的控制器设计和调节方法,包括姿态环(内环)参数调节、位置环(外环)参数调节、扰动抑制、轨迹跟踪等环节。通过实验,同学可以更深入了解无人机控制器的构成和不同控制器参数对于飞行品质的影响。
■ 实验1:无人机的数学模型
■ 实验2:无人机动力模型
■ 实验3:无人机姿态模型
■ 实验4:无人机位置模型
■ 实验5:无人机模型线性优化
■ 实验6:基于欧拉角的控制器
■ 实验7:PID控制
■ 实验8:基于四元数的控制器
■ 实验9:基于旋转矩阵的控制器
无人机视觉控制
实验目的:了解无人机视觉控制的基本原理,通过实验掌握无人机视觉的基本方法。
实验内容:本实验将基于机载立体摄像头的口袋式室内无人机实验平台,学习无人机视觉跟踪的基本原理,包括图像跟踪、解耦控制、轨迹平滑等环节。
■ 实验1:回环检测数据流
■ 实验2:基于dbow的回环检测
■ 实验3:回环校验
■ 实验4:通过后端滑窗优化回环帧位姿
■ 实验5:四自由度位姿图优化
■ 实验6:视觉地图的保存和加载
基于PX4的开源飞控系统
实验目的:基于PX4开源平台,研究并调试多旋翼无人机飞控系统。
实验内容:综合应用控制和传感器相关知识,在课程组提供的PX4系统上,学习传感器采集模块、传感器数据融合和滤波模块、内环控制模块、外环控制模块、通信模块等的开发方法,并利用Mavros(MAVLink + ROS)开发相应的机载计算机程序,实现上位机对无人机的实时操控。
■ 实验1:基于PX4的四旋翼建模与控制
■ 实验2:四旋翼模型与控制基础
■ 实验3:实际飞行测试
■ 实验4:日志分析
■ 实验5:传感器与遥控器校准原理
■ 实验6:PX4自定义任务并执行
■ 实验7:PX4自定义参数并使用QGC显示
■ 实验8:PX4自定义uORB消息并保存到日志
■ 实验9:PX4控制算法
■ 实验10:PX4中uORB概览
■ 实验11:PX4位置-姿态-角速度控制逻辑
■ 实验12:基于SO3的姿态控制
■ 实验13:TD微分跟踪器原理与仿真
■ 实验14:ADRC误差组合
■ 实验15:LESO原理与仿真
■ 实验16:LADRC角速度环Simulink仿真
■ 实验17:LADRC飞控C++代码编写
■ 实验18:LADRC仿真与实物测试分析
■ 实验19:非线性ADRC原理与仿真
■ 实验20:一键起飞
■ 实验21:自动降落
■ 实验22:速度平滑
单目视觉跟踪与识别系统
实验目的:研究和探索无人机单目视觉追踪和识别的方法。
实验内容:综合应用计算机视觉和深度学习等相关知识,学习和开发基于特征的无人机视觉识别与跟踪方法、基于深度学习的无人机视觉与跟踪方法,并在安装有Ubuntu和Ros的计算机上实现。
■ 实验1:单目视觉位姿估计
■ 实验2:基于ceres自动求导的单目视觉BA优化
■ 实验3:陀螺仪零偏初始化
■ 实验4:视觉惯性对齐求解
■ 实验5:基于已知重力的视觉惯性对齐调整
立体视觉导航与避障系统
实验目的:研究和探索无人机立体视觉导航和避障方法。
实验内容:应用深度相机、激光雷达等具备深度测量能力的传感器,学习和开发无人机立体视觉同步定位建图导航方法、基于特征或学习的避障方法,并在安装有Ubuntu和Ros的计算机上实现。
无人机虚实融合仿真系统
实验目的:研究和探索无人机虚实融合仿真方法。
实验内容:应用Ros提供的Gazebo等工具,通过无线或有线方式接入开源飞控Px4的数据,开发完整的无人机虚实融合仿真系统,在虚拟系统中为无人机安装单目摄像头、深度摄像头、激光雷达等视觉传感器,实现虚拟环境下的无人机自主任务规划与飞行测试。
无人机视觉导航与避障技术
实验目的:研究和探索无人机视觉导航和避障方法。
实验内容:基于搭载轻量化计算平台、双目摄像头和和PX4飞控系统的微型无人机,开发算力受限情况下的无人机自主双目点云生成算法、视觉导航算法和自主避障算法,在室内实现飞行验证。
无人机视觉编队与任务规划技术
实验目的:研究和探索无人机视觉编队与任务规划方法。
实验内容:基于搭载轻量化计算平台、双目摄像头和和PX4飞控系统的微型无人机,开发算力受限情况下的分布式无人机视觉编队方法、集中式/分布式/智能式任务规划方法,并在室内实现飞行验证。
无人机编队实验
实验目的:认识在不同的无人机编队协议下,无人机编队的性能。
实验内容:利用Matlab和QuarQ等工具进行编程,通过WiFi建立服务器和无人机集群之间的通信,实现无人机集群的集中式和分布式编队飞行,并通过航迹变换和施加外部干扰等,验证不同的编队协议的鲁棒性和快速性之间的差异。
无人机智能任务规划
实验目的:通过实验综合掌握无人机全自主飞行及智能任务规划相关的方法。
实验内容:在机载Ubuntu和Ros系统上进行编程,并通过Mavros等工具与机载PX4飞控系统通信,利用机载双目摄像头采集的视觉数据生成点云,实现无人机在无GPS等外部导航手段的引导下的自主定位、自主导航、避障、路径规划和目标匹配,最终完成在开阔实验室空间内的智能任务规划。
基于ARM架构的人工智能实验与开发
基于RK3588芯片和Ubuntu操作系统开展实验。
■ 实验1:LeNet部署与开发
■ 实验2:AlexNet部署与开发
■ 实验3:VGG-Net部署与开发
■ 实验4:YOLO v5部署与开发
■ 实验5:YOLO v6部署与开发
■ 实验6:YOLO v7部署与开发
■ 实验7:YOLO v8部署与开发
■ 实验8:YOLO x部署与开发
■ 实验9:PP-Seg部署与开发
■ 实验10:PP-OCR部署与开发
■ 实验11:大语言模型部署与开发
■ 实验12:生成式人工智能乘客信息展示互动系统
基于Nvidia的人工智能实验与开发
基于Nvidia GPU和Ubuntu操作系统开展实验。
■ 实验1:GPIO控制
■ 实验2:视觉基础
■ 实验3:OpenCV基础
■ 实验4:二维码识别
■ 实验5:DeepStream部署与开发
■ 实验6:YOLO v11部署与开发
■ 实验7:Mediapipe部署与开发
■ 实验8:Docker安装与使用
■ 实验9:ROS1-Melodic使用
■ 实验10:ROS2-Humble使用
■ 实验11:Llama3模型部署与开发
■ 实验12:Qwen3模型部署与开发
■ 实验13:DeepSeek-R1部署与开发
基于RISC-V的人工智能实验与开发
基于JH7110芯片和Debian/Ubuntu操作系统开展实验。
■ 实验1:GPIO开发和移植
■ 实验2:以太网开发
■ 实验3:SPI/IIC/UART开发
■ 实验4:物体识别
■ 实验5:二维码识别与解码
■ 实验6:图像边缘检测
■ 实验7:编译和安装OpenWRT
■ 实验8:安装和运行Docker
基于华为昇腾的人工智能实验与开发
基于华为Atlas 200i DK A2和OpenEuler/Ubuntu操作系统开展实验。
■ 实验1:人体关键点检测
■ 实验2:多路视频采集
■ 实验3:行人识别
■ 实验4:安全帽识别
■ 实验5:基于DeepSPRT的深度学习Tracking算法
■ 实验6:中文OCR识别
基于VISIM的飞行模拟
基于模拟器实现相关验证与开发。
■ 实验1 单台OWL无人机模拟
■ 实验2 多台OWL无人机模拟
■ 实验3 QGC控制单台OWL
■ 实验4 从命令行向单台OWL发送takeoff, landing, start, 和stoptask指令
■ 实验5 用rviz显示单台OWL传感器发出的数据
■ 实验6 OWL定点追踪移动物体
■ 实验7 路径规划:OWL简单路径规划,通过rviz设置目标位置
■ 实验8 路径规划:OWL使用ego_planner规划飞行路线,命令行与rviz结合控制
■ 实验9 用QGC和命令行控制多台OWL
■ 实验10 用rviz显示多台OWL传感器发出的数据
■ 实验11 通过rostopic向单台/多台OWL发布数据和命令
■ 实验12 OWL蜂群避障
机器视觉模型训练
实验目的:训练符合应用场景需求的人工智能机器视觉模型。
实验内容:通过高性能计算机和GPU服务器将无人机采集到的画面用于模型训练,定制符合实际用用场景需求的人工智能模型,可用于农作物长势预测、交通流量预测等场景。
无人机+大模型应用
实验目的:将既有大模型(如DeepSeek等)与无人机相结合,实现更多功能。
实验内容:在Ubuntu和Windows环境下搭建大模型运行环境,实现基本的文本识别与处理,然后尝试与无人机结合,实现无人机与大模型通信。
主要实验装备
AI视觉无人机开发平台(激光雷达版)

OWL 3/ OWL mini 3 系列无人机拥有自主研发的双目传感器和开发平台,平台支持 ROS 接口,提供了 8 核 CPU和6 Tops NPU计算资源,基于 PX4 开源飞控,预装融合了港科大的 VINS_Fusion VIO 算法的自定位系统,可以满足室内无人机定位需求,同时提供了 Ego-Planner 视觉避障算法,可以提供视觉避障功能。是一个安全、可靠、前沿、综合的无人机学习、实验平台,满足多样化的科研需求。集成 iTof、双目视觉、下摄激光、双轴增稳云台和超高清摄像头等多种传感器,能够有效感知规避 5 mm 直径的障碍物,用于 GNSS 拒止境下基于视觉的无人机飞行、定位、导航、避障、识别、跟踪等算法学习、实验、开发、验证,以及室内无人机组网编队的开发、实验。云台摄像支持机载高清高画质编码录制,同步支持低延迟视频图像传输功能,能清晰捕捉目标画面并实时传输给地面控制端或其他相关设备。

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除基于视觉外,还可以提供基于激光雷达和 RTK 的版本。目前可以提供的 SLAM 类别包括基于单目摄像头、立体摄像头、激光雷达、IMU 等传感器的算法。课程组可以提供单目摄像头、立体摄像头、单线/多线激光雷达、面阵激光雷达、IMU 等多种传感器,便于同学开展实验研究。

三个版本的特征如下:

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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。

AI视觉无人机开发平台(激光雷达版)

猫头鹰3,实战派。全能旗舰,助力科研成果转化落地,与猫头鹰Mini 3相比,猫头鹰 3体型更大,负载更强,能够搭载更多设备,适用于更多场景。

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OWL 3L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。

激光雷达定位基于LiDAR激光传感器获得的点云数据,融合惯性导航模块的6轴数据,实现LIO算法。

视觉定位基于双目视觉传感器捕获的双目图像,融合惯性导航模块数据,实现VIO算法。

可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。

支持基于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。

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激光雷达通过发射激光束并接收反射光来测量距离,能够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,激光雷达传感器受光照条件、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OWL3L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。

AI视觉无人机蜂群开发平台(RTK版)

猫头鹰3,实战派,全能旗舰,助力科研成果转化落地,与OWL mini 3相比,OWL 3 体型更大,负载更强,能够搭载更多设备,更适用于多场景。

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蜂群软件架构包括单机系统和算法软件,多机协同软件,多机通讯机制。在多机协同环境,还需要协调多机轨迹、位置、同步完成多机目标飞行。适配了Ego-Planner-Swarm开源软件,作为多机协同下的避障导航软件。它结合了多机的位置,和各自目标下的轨迹,整体规划出防碰撞轨迹。再结合控制软件就可以同步控制集群进行目标飞行。在分布式多机协同系统中,需要互通网络环境和多机通讯机制。目前引用的Ego-Planner-Swarm软件是基于ROS系统的多机通讯机制,是Master/Slave架构的消息通讯机制。Visbot视觉模块提供了Wifi接口,可接入大功率Wi-Fi基站,优势是可以较长距离通讯;也可以配置成自组网模式,省去Wi-Fi基站,可以满足小范围的机群需求。

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在视觉版的基础上,RTK版本搭载VisBot 3代视觉模块,双轴增稳云台以及RTK模块,适用于GPS环境下基于视觉/RTK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。

提供厘米级绝对精度,实时性与稳定性强,算力需求低,适合高处飞行。

分布式人工智能全场景智慧教学实训平台

分布式人工智能全场景智慧教学实训平台包括分布式人工智能系统主要组成部分,主要模块包括终端设备、边缘设备、网络设备和云端设备,可满足人工智能全流程教学与实验,可满足分布式、高性能计算与边缘计算相关教学与实验。终端节点可对采集到的数据进行初步处理,终端设备包括ARM、RISC-V、达芬奇(华为昇腾)等不同芯片架构类型的模块,可满足不同类型架构原理和程序开发学习、竞赛与科研需求。当终端节点性能不足以满足需求时,将一部分处理后的数据交由算力更强的边缘节点处理,边缘节点采用JETSON Orin NX Super,可满足基于Cuda的深度学习相关程序开发、竞赛与科研。云端设备提供高性能计算模块和存储模块,当终端和边缘设备算力无法满足需求时,可将部分处理后的数据交由高性能的云端处理,云端设备还提供存储模块,提供大容量数据存储空间。网络设备主要包括路由模块和交换模块,提供各模块之间的互联互通。各模块均采用开源方案,可二次开发,便于教学、竞赛和科研使用。

无人机算法模拟仿真器

无人机作为空中机器人,在各行各业发挥了重要的作用,无人机的AI赋能和蜂群协同是近年来的研究热点。

高校实验室与科研领域是无人机控制算法与AI赋能的主要研究阵地。面对未来AI时代,控制算法与AI赋能的教学和研发方式被重新定义,行业亟需一种更快速、高效的无人机控制算法研发模式。

无人机模拟仿真器VISIM可帮助教学及科研工作者在第一时间对算法进行实践验证,提高教学和科研效率,模拟验证后再用真机测试,减少风险和炸机发生概率。

基于PX4_SITL和Gazebo的环境,提供位置、速度、加速度等控制方式,用户可以验证自己的飞控算法和外围控制算法。

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自主飞行和路径规划方面,模拟器适配了Ego-Planner开源算法和一些基本的路径生成算法,方便用户实现轨迹生成算法及轨迹控制验证;

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提供Ego-Planner-Swarm开源蜂群算法,用户也可在模拟器中开发/验证自己的集群/蜂群算法;

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VSIM模拟仿真器也提供AI目标识别、跟踪算法和框架,方便用户实现无人机对目标的追踪等实验;

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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。

无人机蜂群表演编队

无人机蜂群表演编队支持手控飞行、定点飞行、自主航线飞行、自主返航等控制模式,支持横队、纵队、三角、方队、倒V、正V、包围式队形切换等编队模式。地面站软件支持无人机姿态、位置、电池、连接状态显示,支持报警信息提醒、指令发送、回传数据显示,支持目标工作区地图保存和显示、队形编辑、保存与加载。集控制、编辑一体,可预览已编程的飞行轨迹,动画展现飞行姿态,支持2D、3D模拟飞行,支持自动计算避障线路和防碰撞预警。

球形集群编队表演无人机

球形集群编队表演无人机基于UWB制式基站进行定位,无需GPS即可实现各种环境下精确室内外定位。

机身搭载可编程256色灯光系统,能够实现不同颜色效果。系统通过PC端地面站实现编程编队、实时控制功能,支持飞行动作与灯光同步编程及实时动态仿真,预览编程实际效果,最多可同时控制 10 架无人机在线同步飞行。

设备清单
序号 设备或部件名称 单位 数量 品牌 型号
1 AI视觉无人机开发平台(激光雷达版) 15 中航恒拓 OWL Mini 3L
2 AI视觉无人机开发平台(激光雷达版) 5 中航恒拓 OWL 3L
3 AI视觉无人机蜂群开发平台(RTK版) 5 中航恒拓 OWL 3 RTK
4 分布式人工智能全场景智慧教学实训平台 1 中航恒拓 HT-ZJ150A
5 无人车开发平台 3 中航恒拓 HT-CAR
6 无人机算法模拟仿真器 5 中航恒拓 VISIM
7 无人机蜂群表演编队 10 中航恒拓 HT-BY200
8 球形集群编队表演无人机 5 中航恒拓 HT-BY100
9 高性能计算机 15 主流品牌 主流型号
10 GPU服务器 2 主流品牌 主流型号
配套课程资源
无人机与深度学习
主要包括无人机算法、无人机与深度学习视频教程,主要包括零基础入门四旋翼建模与控制等。
人工智能基础
主要包括深度学习经典检测方法概述、K-MEANS、生成对抗网络、条件生成对抗网络等视频课程。
机器视觉
主要包括AlexNet网络思想与网络架构、YOLO-V1整体思想与网络架构、YOLO-V2改进细节详解、YOLO-V3核心网络模型、基于V3版本进行源码解读、YOLO V4和V5、迁移学习与Resnet网络等相关视频课程。
ROS和SLAM
主要包括ROS基础、机器人环境感知、机器人SLAM与自主导航、多模态SLAM技术和算法框架、激光-惯性子系统(LIS)及代码精读、视觉-惯性子系统(VIS)及代码精读、激光-视觉-惯性数据融合与优化融合、ROS理论与实践Moveit、ROS机器人综合应用等相关PPT、教案和视频课程。
人工智能系统软硬件环境搭建
如何构建各类基于不同硬件架构的人工智能系统
■ 基于英伟达/ARM/华为昇腾等不同架构的AI基础教程、配套例程
■ 基于英伟达/ARM/华为昇腾等不同架构的AI开发环境搭建教程
人工智能相关项目部署与开发
■ 基于英伟达/ARM/华为昇腾等不同架构的AI视觉模型部署与开发教程、配套例程(LeNet、VGGNet、Yolo、PP-Seg、PP-OCR等)
■ 基于英伟达/ARM/华为昇腾等不同架构的AI视觉模型与AI视觉交互应用教程(人脸识别、物体识别、车牌识别、姿态估计、手势识别、手势控制等)
■ 基于英伟达/ARM/华为昇腾等不同架构的AI大语言模型离线部署与开发教程、配套例程(DeepSeek、Qwen等以及大模型对话平台)
■ AI语音克隆模型部署与开发教程
■ Linux系统与驱动开发教程
■ ROS/ROS2基础与开发教程
■ OpenCV应用及开发教程
■ Docker安装与使用教程
■ Qt开发教程、配套例程
■ 配套开发工具及系统镜像