相较于闭源生态,开源生态飞控具有可控性和兼容性强的优势,可以快速赋能产品研发,并避免过度依赖单一企业的硬件生态或技术支持。以典型的Ardupilot和PX4开源协议为例,全球开发者社区活跃,拥有大量教程和插件,存在大量无人机、无人车、无人船开发案例。更利于产品快速开发验证,低成本起步,自主迭代。
2025年初,思翼科技受客户团队邀请,模拟探讨SIYI N7开源生态飞控在无人车船领域的新应用,为无人车船产品快速开发提供新路径。
选择有限 vs 场景复杂?行业级无人车控制痛点解析
相较于成熟的无人机飞控产品体系,无人车控制器选择较为有限,同时,地面作业地形复杂,磁场干扰较大,对操控稳定性有较高的要求。通常来讲,无人车控制存在以下痛点:
1.复杂地形干扰下的精密控制:农业/巡检无人车地面作业,斜坡、泥泞路面及障碍物较多,易出现轨迹偏移,对操控精度和响应速度要求更高;
2.系统稳定性与安全性:地面作业干扰更强,控制器需保持高度稳定、抗干扰能力强,避免死机、卡顿等情况。
3.多元化功能拓展:无人车船场景需求多样,如单一农业无人车领域,存在巡检、作业两个大类,以作业为例,需兼容施肥、喷药、收割等多功能模块,需要控制器具备丰富的接口拓展能力。
4.有限的选择空间:无论是无人车船控制器,还是控制软件界面,相较于无人机,选择相当有限。闭源控制器通常有匹配的操作系统,但模块集成度高,又不利于快速产品开发,灵活性差,后续升级难。
无人车地面作业地形复杂,干扰物较多
开源生态飞控迁移履带型巡检无人车控制探讨
本次模拟常规履带型智能巡检无人车集成开发,共选用五个核心部件,包含履带型无人车*1、思翼UniRC 7高性能手持地面站及天空端、GPS模块、N7开源生态飞控及A8mini云台相机。N7飞控结合UniRC 7手持地面站,为巡检无人车提供精准作业操控,搭配GPS模块,可应用在对定位要求较低的巡检领域(如精度要求高,建议搭配思翼RTK定位定向模块及RTK基站)。A8mini云台相机可提供基础4K 6x变焦的巡检视野。
思翼N7开源生态飞控支持Ardupilot及PX4开源协议,自带多旋翼、固定翼、无人车/船三大基础固件,可赋能无人车厂商实现5min快速集成调参。进入思翼官网,下载《N7飞控 Ardupilot固件包》,解压缩至本地路径。下载MP地面站,选择并安装已下载固件包中的“Rover”固件,即可快速实现固件配置。
配置好参数后,通过简单的加速度计校准和指南针校准、遥控器按键设置,可快速投入简单使用,从线路连接到校准完成,全程不超过5min。(为减少磁场干扰,加速度计和指南针校准界面应携带无人车整车进行旋转校准,本次模拟中仅旋转N7飞控及GPS模块进行模拟)。开发完成后,一线飞手可直接通过UniGCS地面站软件进行控制,像操控手机一样控制无人车,更简单,更专业。
相较于无人车船控制器市场,无人机飞控市场及产品更加成熟,选择面更广。开源无人机飞控快速部署无人车船应用,可大幅缩短约60%开发周期。得益于无人机飞控的成熟市场,飞控接口往往更丰富,可快速接入红外相机、激光雷达、流量传感器等一系列设备,应用拓展性更强,且算法成熟、多IMU冗余,抗干扰能力和稳定性也有保障。为无人车船厂商产品快速研发提供了另一条路径。
SIYI N7 开源生态飞控,强劲算力 稳定控制 减少复杂地形干扰
本次模拟项目中采用的SIYI N7开源生态飞控,搭载STM32H743IIK6主处理器和STM32F103协处理器,具备双精度浮点运算单元(DSP&FPU),高达480MHz主频、2MB闪存、1MB内存,带来强大的运算能力和高速数据处理能力,稳定操控有保障。
强劲M7内核,H7双精度浮点运算
为适应恶劣环境和突发事项,N7开源生态飞控内置双IMU冗余设计、GPS模块磁力计与飞控板载磁力计双冗余设计,内置加热电阻保障飞控IMU在低温环境下依然能保持恒温工作,安全可靠性更强。有效减少单IMU或磁力计损坏导致的安全风险。
双IMU冗余 + 双磁力计冗余,IMU恒温控制
支持RTK定位定向,赋能复杂作业精准控制
搭配思翼RTK定位定向模块,SIYI N7开源飞控在网络RTK或思翼F9 RTK基站端的帮助下,可实现厘米级定位定向,大幅减弱地面斜坡、泥泞、障碍等干扰,在农业作业、精细化巡检等精工细作领域,赋能无人车提高作业精准度。
搭配RTK模块,通过基站或网络RTK,实现厘米级定位定向
以农业植保无人车为例。基于Ardupilot的Rover固件支持自主导航、运动控制、传感器集成功能。通过MAVLink协议二次开发,无人车厂商可自定义开发农药喷洒控制逻辑,并兼容高清可见光相机、多光谱相机等观察作物走势。基于RTK模块赋予的厘米级定位能力,和航点航线规划、自动航线功能,实现高精度自动作业。
通过MAVLink二次开发实现无人车高精度自动作业
航点航线规划,一键生成作业路径
N7开源生态飞控支持自动航线功能,用户可根据地图信息提前规划航点航线,一键启动,一键返航,自动实现作业任务,科学规划作业路径,以覆盖更大的巡检/播撒面积,提高作业效率和效果。
UniGCS 地面站软件,像玩手机一样操控无人车船
相较于生态较为完善的无人机低空经济领域,无人车船领域的地面站操控软件更加稀少。主流的几款闭源控制器适配闭源软件,与硬件强绑定,且二次开发难度大。思翼科技推出的UniGCS地面站软件,除无人机外,进一步兼容无人车船控制。整体界面较传统开源地面站软件更简洁美观,更亲民,采用类手机和ipad的软件交互界面,调试、指引一目了然,新手也能快速上手。
更符合移动端操作逻辑的快速控制测试界面
为了开发出一款更“好用”“易用”的地面站软件,UniGCS开发之初调研了大量一线操作人员的建议和操作习惯,具备丰富特定功能,更贴合使用场景。以巡检中的吊舱控制为例,通过UniGCS,操作人员可快速启动AI跟踪跟随、可见光/红外分屏、红外测温、一键云台回中、伪彩模式、激光测距、画面翻转、自定义电子围栏等功能,有效提升无人车船操控手感。
特定功能:180°画面翻转
作为一款发布一年有余的产品,SIYI N7开源生态飞控已被应用在低空经济领域的方方面面,并开始向无人车船领域加速渗透。作为思翼混源开放生态的一部分,赋能无人机、无人车、无人船企业加速产品迭代与创新。
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