无人机集群编队避障
方案概述
基于P600三机集群编队开发套件的集群编队避障解决方案，通过集成Swarm_Formation集群编队避障算法，成功实现了集群编队与避障功能的深度融合。该方案在原有编队套件的基础上，引入了激光雷达作为环境感知单元，不仅完整保留了编队套件的所有功能，还显著提升了集群编队在复杂环境中的自主避障能力。该解决方案为集群编队套件在复杂算法适配方面提供了成功范例，为相关领域的研究者提供了宝贵的集群避障研究思路和实践参考。
核心功能/特点
编队飞行：提供一字队形、三角队形、矩形队形、圆形队形、绕圆队形以及队形变换；提供主从跟随飞行、任务自主分配、位置修正等辅助功能。
集群编队避障：无人机结合三维激光雷达实时感知周围环境并构建局部地图，基于无人机自身位置以及障碍物信息规划避障路径，在避障过程中通过调整队形间距以及适度的弹性拉伸来保持编队完整性，避免因单机避障导致编队混乱。
安全保护：在无人机集群各个阶段对通信、定位、飞行模式等状态数据进行监控，对状态异常进行信息提示以及自主触发安全保护措施，保障无人机集群飞行安全以及避免用户误操作，降低炸机风险以及损失。
人机交互：提供地面站软件方便用户快速操作以及显示无人机集群状态，可显示无人机连接状态、飞行模式、位置、速度、姿态等数据；提供平面地图以及三维地图用于显示无人机集群实际位置；提供无人机集群编队任务控制界面可控制无人机集群起飞、飞行任务设置、编队队形设置、悬停、降落等控制方式。
仿真系统：提供无人机集群编队仿真系统，支持室内/室外定位模式以及三种无人机飞行模型，该仿真系统已适配无人机集群编队控制系统以及地面站软件，用户基于该仿真系统进行二次开发可无缝衔接到真实的无人机集群编队套件。
分布式智能：集群编队套件软件设计采用分布式自主智能的框架，每架无人机均搭载计算单元模块，无人机之间通过通信链路组网实现数据交互，无人机集群任务的控制以及规划运算都在自身计算单元上完成，地面站仅作为远程数据展示以及集群任务下发。
代码开源：对已购买集群编队避障套件的用户提供全套集群系统代码绝大部分代码开源（除地面站软件相关代码），提供二次开发接口，用户可基于此进行二次开发。
支持定制：可基于用户需求，承接基于集群编队避障套件的软硬件定制。
应用场景/方向
集群算法研究：用于多智能体协同控制、路径规划等算法的研究。
教学演示：作为教学工具，展示无人机技术以及集群协同原理。
技术参数
1.机载计算机
| 参数 | AllSpark2-Orin-Nano | AllSpark2-Orin-NX（8G） |
|---|---|---|
| AI性能 | 40TOPS | 70TOPS |
| GPU | 搭载 32 个 Tensor Core 的 1024 核 NVIDIA Ampere 架构 GPU | 搭载 32 个 Tensor Core 的 1024 核 NVIDIA Ampere 架构 GPU |
| GPU最大频率 | 625 MHz | 765 MHz |
| CPU | 6 核 ARM® Cortex®-A78AE v8.2 64 位 CPU 1.5MB L2 + 4MB L3 | 6 核 ARM® Cortex®-A78AE v8.2 64 位 CPU 1.5MB L2 + 4MB L3 |
| CPU最大频率 | 1.5GHz | 2GHz |
| DL加速器 | / | 1x NVDLA v2 |
| DLA最大频率 | / | 614MHz |
| 视觉加速器 | / | 1x PVA v2 |
| 外部存储 | 128G SSD固态盘,M.2 KEY M ,Nvme协议 | |
| 显示接口 | 1个micro HDMI显示接口，支持1920*1080P输出 | |
| CSI接口 | 2路MIPI CSI 2 Lane接口 | |
| 以太网口 | 2路100Mbps网口 | |
| WiFi | 内置WiFi mini PCIe 模块，支持外接天线 | |
| USB接口 | 1个USB3.2 Type A口，一个USB3.2 Type C口（使用Xavier NX模组时只支持USB2.0）,一个micro USB,用于系统程序烧写 | |
| GPIO | 4路GPIO ，CMOS 3.3V | |
| CAN收发器 | CAN收发器，支持CANH,CANL通信 | |
| UART | 4路UART(CMOS3.3V ,含1路Debug UART) | |
| I2C | 1路I2C，CMOS3.3V | |
| SPI | 1路SPI ，CMOS3.3V | |
| 电源输入 | XT30M,10~26V@3A | |
| 整机自身功率 | 6~25W | |
| 重量 | 约188g | |
| 尺寸 | 102.5mmx62.5mmx31mm | |
2.无人机机架
| 参数 | 大型无人机 |
|---|---|
| 类型 | 旋翼无人机 |
| 轴距 | 600mm |
| 最大起飞重量 | 4.0Kg |
| 最大载重 | 1.5kg |
| 最大水平飞行速度 | 12m/s |
| 最大上升速度 | 5m/s |
| 最大下降速度 | 3m/s |
| 悬停飞行时间 | 空载70min；1.5kg负载30min |
3.通信链路
| 参数 | Homer |
|---|---|
| 接口 | 串口x3；网口x3 |
| 频段 | 5.1GHz~5.9GHz |
| 最大带宽 | 80Mbps |
| 最大距离 | 2.5km |
| 最大节点数 | 12 |
| 尺寸 | 88mmx78mmx20mm |
4.定位系统
| 参数 | RTK |
|---|---|
| 定位精度 | 2~4cm |
| 适用场景 | 室外 |
| 定位数据 | 三维位置定位数据 |
5.三维激光雷达
| 参数 | MID360 |
|---|---|
| 激光波长 | 905nm |
| 人眼安全级别 | Class 1 (IEC60825-1:2014) 人眼安全 |
| 量程 (@ 100 klx) | 40 m @ 10% 反射率 70 m @ 80% 反射率 |
| 近处盲区 | 0.1 m |
| FOV | 水平 360°, 竖直 -7°~52° |
| 测距随机误差 | ≤ 2 cm (@ 10m) ≤ 3 cm (@ 0.2m) |
| 角度随机误差 | < 0.15º |
| 点云帧率 | 10 Hz |
| 数据网口 | 100 BASE-TX 以太网 |
| IMU | 内置 IMU 型号：ICM40609 |
| 工作环境温度 | -20℃ 至 55℃ |
| 防护等级 | IP67 |
| 功率 | 6.5 W |
| 供电电压范围 | 9 ~ 27 V DC |
| 尺寸 | 65×65×60 mm |
| 重量 | 265g |
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