大疆无人机系列超视距架构及自主飞行系统

n整体：

1. 兼容大疆M350/M300、M3T/M3E、M30T

2. 兼容大疆机场和机场2

3. 兼容M3T/M3E、M30T的大疆2.4/5.8G视距及4G超视距控制

4. 兼容基于大疆机场和机场2，实现对M3T/M3E、M30T远程操控

5. 支持通过遥控器实现对M3T/M3E、M30T远程操控

6. 支持M350/M300 无人机自主换电机场和无人机停机坪

7. 支持基于5G+1.4G通讯网络的M350/M300 无人机，遥控器及地面站的远程图传及控制

n自主飞行

M3T/M3E、M30T飞行操作完全兼容和采用现有大疆的产品及技术，以下内容更多考虑通过机载DRONE_BOX实现M350/M300的远程操控及飞行增强。DRONE_BOX主要在以下三个方面提升M350/M300：

一、支持5G及MIMO技术和1.4G，实现无线通讯的公专融合；

二、增加激光雷达实现GPS无信号的情况安全可靠飞行；

三、弥补视频+超声波雷达避障不足的缺陷，增加激光雷达实现避障增强；

l 开机：

分成两种情况：一、手动开机；二、机场远程开机

开机完成飞机检查及起飞准备

1. 飞机检查（IMU、指南针等工作是否正常、电池电量是否满足飞行任务）

2. 起飞准备（IMU校准等）

3. 飞行任务下发：通过DOCK_BOX或者遥控器下发航线

l起飞：

获取航点信息以及起飞点拍照

n停机坪起飞

垂直飞行（腾空高度：6-10米，速度设定）-如遇到障碍物，悬停并报警；大风等恶劣天气的稳定性监测及报警

成功后获取GPS坐标及姿态作为航点信息，同时起飞点拍照-辅助视频精准降落

n机场起飞

气象监测-是否符合飞行条件

打开舱门，升起落架-通知飞机准备飞行

飞机获取停机位置GNSS坐标

垂直飞行（腾空高度：6-10米，速度设定）-如遇到障碍物，悬停并报警；

成功后获取GPS坐标及姿态作为航点信息，同时起飞点拍照-辅助视频精准降落

l飞行：

控制飞行-遥控器手柄或者远程操作手柄实现对无人机手动飞行控制

指点飞行-远程操作台电脑基于2维或3维的地图选择目标点坐标（X、Y）+目的地高度、智能手机推送目标点坐标（X、Y）+目的地高度

指点飞行有两种飞行策略-最 佳路劲和设定高度（目前大疆支持），建议采用设定高度

航线飞行-按照KMZ航线文件中的航点信息，实现自主飞行

历史航线学习

飞行中重要问题：

1. 控制飞行、指点飞行和航线飞行任务中，GNSS信号丢失的情况，基于激光雷达的环境三维建模，无人机依然保持飞行。

2. 控制飞行、指点飞行和航线飞行任务中，基于激光雷达的感知，实现避障增强。

3. 解决路牌（和蓝天融合导致视频错误识别）、路灯（天空颜色接近导致视频错误识别）、玻璃面（反射图像、透射无法识别等导致视频错误识别）、两个类似障碍物位置前后、以及移动飞行障碍物的判断及智能规划的飞行（绕行）。

l返航：

1. 通过遥控器或者远程控制台按键实现一键返航

2. 两种方式：一、按照原路径返航；2、设定高度返航（推荐）

3. 处理垂直升高过程中、直线飞行中移动物体、下降到返航点的过程中结合激光雷达技术实现增强大疆视频+超声波雷达避障。

l降落：

1. 支持两种降落，停机坪降落和机场降落。

2. 基于起飞图片、无人机位置及姿态实现精准降落。

3. 大疆支持基于视频+红外TOF技术的降落保护-视频判断降落区域是否满足降落条件，红外TOF测距感知实现降落速度控制

4. 红外TOF是点测距，技术本身有局限性；基于视频的降落区域检测有局限性；-通过激光雷达实现降落增强

无人机精准降落的方法是基于图像识别（视觉）

其中，也有多种不同的实现方式，比如：通过识别apritag或者aruco的方式；通过深度学习识别图像特征；通过识别红外LED灯珠等。

AprilTag/Aruco是一个视觉基准库，在AR，机器人，相机校准领域广泛使用。通过特定的标志（与二维码相似，但是降低了复杂度以满足实时性要求），可以快速地检测标志，并计算相对位姿。

关于大疆的精准降落：

精准降落是利用图像匹配的原理来实现对GPS返航的进一步优化。
（1）首先需要有GPS信号把飞机引导到返航点附近。
（2）其次需要起飞点的地面有纹理，也就是说起飞点要和周围区域有区别，例如一般的地面因为有突起，裂纹，或者颜色不均匀都可以作为参考，而一片平整的沙地，因为各个点之间没有区别，所以精准降落很难有效实施。
（3）起飞的时候飞机能够记录起飞点的图像数据，这就要求飞行器在起飞的时候先垂直上升一段距离(建议高度上升到10米)，如果离开地面几十厘米就快速平飞离开，就无法拍摄到足够的起飞点照片来实现最后降落阶段的匹配。

DJI官方APP提供了Precision Landing的功能，该功能在MSDK上面也有，默认处于打开状态，在DJI的一些行业版应用上面，可以手动打开与关闭精准降落开关。通过停用精 确着陆功能，操作员仍然可以获得自动着陆的辅助功能；然而，着陆可能不那么精 确，可能需要飞行员的确认才能执行最终的着陆。

l关机：

配合机场使用，降落停机台，关舱门，关机，更换电池，通知后台操作完成。