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設備與工具前言
室內探索無人機是一種專為在室內環(huán)境中進行任務的無人機系統(tǒng)。相比傳統(tǒng)的人員部署，室內探索無人機具有更高的靈活性和機動性，能夠在復雜的室內環(huán)境中執(zhí)行任務，用于未知環(huán)境的探索和特定目標的搜索。
為完成無人機室內搜索與識別等復雜任務，阿木實驗室推出了一套全新的室內無人機探索系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了自主定位、視覺SLAM模塊、路徑規(guī)劃模塊和目標識別模塊等關鍵算法和功能，為開發(fā)者提供一套開源、智能的室內無人機探索解決方案。
任務規(guī)則
預設有10×16米的矩形房間一間，前后各設有一個標準門，前后均有一個一個標準門，外側設有3扇窗戶，房間內有桌椅板凳若干、立柱若干、文件柜若干、會議桌若干以及人員若干。
實驗者通過地面站對飛行參數(shù)進行配置，指定起飛點與返回點。起飛之后，無人機按照預設定的進入點進入房間，采取全程自主飛行模式，對房間內指定目標進行搜索，發(fā)現(xiàn)目標物體且判明目標類別和位置，將目標信息回傳至地面站并拍照記錄，同步將目標位置顯示到規(guī)劃地圖之中。搜索完畢后，從指定返回出庫返回并降落。
解決方案
1、仿真方案
硬件平臺Prometheus仿真開發(fā)套件-獨顯款。軟件平臺
Prometheus專業(yè)版地面站
PrometheusGroundStation-Pro簡介：該軟件是使用Qt開發(fā)的基于Prometheus自主無人機開源項目的人機交互界面，簡化了Prometheus的操作和使用流程，同時采用TCP/UDP通信機制，避免了ROS1多機通信繁瑣的配置。該地面站可以讓用戶更快復現(xiàn)Prometheus中的各種功能，且同時適用于真機和仿真系統(tǒng)。該地面站目前已適配了Prometheus項目中絕大數(shù)功能。包括但不限于單機、集群、吊艙、視覺控制操作、以及數(shù)據(jù)的實時反饋等。
Prometheus開源項目簡介：Prometheus是一套開源的自主無人機軟件系統(tǒng)平臺，為無人機的智能與自主飛行提供全套解決方案。本項目基于PX4開源飛控固件和ROS機器人操作系統(tǒng)，旨在為無人機開發(fā)者配套成熟可用的機載電腦端軟件系統(tǒng)，提供更加簡潔快速的開發(fā)體驗。目前已集成控制、規(guī)劃及目標檢測等研究方向，提供多個功能demo，并配套有Amovlab仿真組件。
SpireCV開源項目簡介：SpireCV是一個專為智能無人系統(tǒng)打造的機載圖像實時處理 SDK，主要功能包括吊艙/相機控制、視頻保存、推流、目標檢測、識別與跟蹤等。旨在為智能無人系統(tǒng)開發(fā)者提供高性能、高可靠、接口簡潔、功能豐富的視覺處理功能。
仿真過程
部署了Prometheus開源自主無人機仿真平臺，在Gazebo平臺中搭建場景示意圖，結合建圖模塊，規(guī)劃模塊以及SpireCV視覺庫在仿真平臺中初步實現(xiàn)整個任務。
以下視頻來源于
阿木實驗室
，時長01:21
2、真機方案
硬件平臺P450頂配配置(P450+T265+D435i+50C+單目)的開源無人機、路由器、地面站筆記本電腦。
科研平臺P450開源無人機（頂配版）軟件平臺請參照以上仿真方案真機實驗過程
首先，我們在筆記本電腦中運行Promehteus專業(yè)版地面站連接無人機機載電腦，進行相關參數(shù)配置，并遠程啟動運行機載自主飛行程序。無人機起飛后，依靠自身傳感器完成室內拒止環(huán)境自主定位，并按照程序預設的室內空間范圍進行目標物搜索。為了安全避開空間中的障礙物，無人機依靠激光雷達等傳感器構建空間地圖，并根據(jù)路徑規(guī)劃及軌跡優(yōu)化算法生成安全且平滑的軌跡。無人機依靠向下單目相機，在機載電腦端運行SpireCV視覺庫，提前訓練指定目標（農(nóng)夫山泉和脈動兩類瓶子），在無人機整個路徑規(guī)劃過程中進行指定目標搜索，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)目標物體且判明目標類別和位置，將目標信息回傳至地面站并拍照記錄，同步將目標位置顯示到規(guī)劃地圖之中。
以下視頻來源于
阿木實驗室
，時長02:20
通過多次實物演示，阿木實驗室驗證了本系統(tǒng)在室內環(huán)境中的可行性和穩(wěn)定性，可以完成室內飛行和目標搜索等復雜任務。
總結
通過多次實物演示，阿木實驗室驗證了本系統(tǒng)在室內環(huán)境中的可行性和穩(wěn)定性，可以完成室內飛行和目標搜索等復雜任務。
這套室內搜索基于P450頂配版的無人機系統(tǒng)，皆在為開發(fā)者提供一個集成度完整的二次開發(fā)平臺。開發(fā)者可以根據(jù)自身需求在該平臺上進行深入的探索研究，且可應用于偵察敵方陣地、搜索敵方藏匿目標、提供實時情報等場景。
阿木實驗室將進一步完善該套系統(tǒng)的功能和性能。不久的將來，我們將推出全新的P450系列產(chǎn)品，敬請期待！
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