自主多任务无人机系统的开发与集成

在资源约束下实现复杂自主功能

该项目记录了一款低成本、模块化自主无人机系统的完整开发历程，该无人机专为在GPS信号缺失的复杂环境中执行多项任务而设计。这是一个真正的系统集成挑战——需要在严格的硬件和成本限制下，通过创新的模块化设计和精细的控制算法来实现复杂的自主功能。

系统基于中心化的三层架构（感知、决策、行动）构建。核心硬件包括STM32飞控、用于视觉感知的OpenMV H7 Plus摄像头、用于稳定悬停的光流传感器以及定制的3D打印结构件。飞控系统采用了级联PID控制器以实现稳定飞行，这是实现可靠自主控制的基础。视觉系统使用LAB色彩空间中的颜色识别和动态阈值等经典计算机视觉算法，用于隧道导航、避障和目标抓取。最关键的是，各模块之间通过一个定制的、基于状态机的UART通信协议进行精确协调。

项目的最终成果是一个完全自主运行的系统，成功完成了83.33%的总体任务。着陆精度优于10厘米，视觉导航的检测准确率超过96%。项目也诚实地记录了挑战——隧道穿越（成功率20%）和包裹拾取（成功率60%），这些结果反映了低成本视觉方案在极端复杂环境下的实际局限。但正是这些限制条件下的成功，充分证明了通过创新设计和精细调校核心控制算法，可以在严格的成本和硬件限制下实现高度复杂的自主无人机功能。

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