无人机实时导航避坑指南:激光雷达定位与飞控融合的那些关键细节

3D视觉工坊 2025-09-19 07:00

一 套件背景

御风250-L(激光雷达版无人机)主要面向科研教育,该无人机实现未知环境中实时导航,规划与控制。

该套件包括飞控板载计算机激光雷达三个核心模块,能够部署常见的SLAM算法、规划算法与控制算法,是一个用于验证算法的良好平台。

目前,无人机的计算平台主流设计方案是「大脑」+「小脑」,在「大脑」-板载计算机上处理实时性要求相对较低的建图、定位与规划等算法;在「小脑」-飞控中完成实时性要求高的控制与组合导航等算法。

由于整个系统的复杂性,如何有机地组织各个模块一直是其中的难点

目前主流的设计思路如下:

1.1 导航功能

在板载计算机中运行激光雷达SLAM算法(课程配套FAST-LIO算法),实现位姿估计,并且将结果发送到飞控,飞控中运行EKF算法融合外部定位。具体流程为:

  • 运行激光雷达定位算法FAST-LIO,以ROS节点的方式发布雷达坐标系下的位姿;

  • 在板载计算机中编写另一个ROS节点,订阅激光雷达得到的位姿,并且将其转换到飞机导航坐标系,以MAVROS消息流发布转换后的位姿。

  • 飞机端通过Mavlink协议获取外部定位结果,内部以uORB消息流传入飞控的EKF2导航算法进行融合。

1.2 规划功能

在板载计算机中运行规划算法(课程配套EGO-Planner),实现在有障碍环境中的实时路径规划,并且将规划指令发送到无人机,控制无人机运动。具体为:

  • 在板载计算机中运行Ego-Planner规划算法,得到雷达坐标系下规划的路径指令,包括三维位置、速度、加速度、偏航角、以及偏航角速度,以ROS节点发布;

  • 另一个ROS节点订阅Ego-Planner规划结果,转化到飞机导航坐标系并且使MAVROS协议发送到飞控;

  • 飞机端通过Mavlink协议获取外部指令,内部以uROB消息形式发送到飞控的控制器,作为控制器的期望值,实现无人机运动控制。

1.3 控制功能

飞机支持多种飞行模式:

  • 自动飞行 Offboard模式:飞机使用外部指令作为期望值,响应外部计算机指令,实现自主导航。

  • 自动飞行 Mission模式:支持航线起飞,自主返航等功能(GPS有效的情况下)。

  • 手动飞行模式:可以使用遥控器控制无人机运动,支持定点、定高、姿态等。

此套件实现以上各功能,支持二次开发,可自行开发更多功能。

二 套件优势

2.1 代码开源

整个套件实现全套自主导航功能,通过实测,代码开源,有Demo参考,能够有效初步调试时坐标变换不清晰导致的异常结果。

2.2 赠送配套课程

2.3 多传感器融合,提升系统安全性

具体包括:IMU、磁力计、气压计、GPS、光流、下视TOF、激光雷达。

2.4 设计保护罩,减小炸机损失

设计激光雷达保护支架,有效保护激光雷达,减小意外炸机带来的损失。

2.5 已完成飞控参数调节,飞行效果良好

三 产品配置

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表1「御风250-L」无人机硬件配置
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表格2 御风250-L 软件配置

四  实物图

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室内定位,室外也可以

五 发货清单

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御风250-L-发货清单
仅供参考,随着版本更新,最后的发货版本可能会略有差异,请在购买前与客服确认

六 答疑服务

一年答疑服务。每个购买本产品的客户,我们将会拉一个微信答疑群,有问题可以随时群里交流。

七 采购请联系

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