一、项目背景

随着无人机技术的飞速发展，自动驾驶仪（飞控）作为无人机的核心部件，其重要性日益凸显。自动驾驶仪不仅能够实现无人机的稳定飞行，还能支持多种复杂的功能，如自动导航、避障、任务规划等。ArduPilot 作为一款开源的自动驾驶仪固件，因其强大的功能和广泛的社区支持，被广泛应用于多旋翼、固定翼、直升机、无人车、无人船等多种平台。本项目旨在开发一款基于 ArduPilot 固件的自动驾驶仪，适用于实验室开发和行业应用。

二、项目目标

1. 硬件设计：开发一套高性能的自动驾驶仪硬件平台，包括主控芯片、协处理器、传感器、通信接口等。

2. 功能实现：实现自动驾驶仪的基本功能，如稳定飞行、自动导航、任务规划等，并支持多种应用场景。

3. 软件开发：基于 ArduPilot 固件进行二次开发，优化固件以适应特定应用场景。

4. 测试验证：通过实验室测试和实际飞行测试，验证自动驾驶仪的性能和可靠性。

三、项目意义

1. 教育意义：为高校和培训机构提供一个高性能的自动驾驶仪实验平台，帮助学生和爱好者学习无人机技术、嵌入式系统开发和传感器应用。

2. 技术探索：通过开发自动驾驶仪，探索无人机技术的最新发展，如高精度定位、自主避障等。

3. 应用拓展：自动驾驶仪具有广泛的应用前景，可应用于农业植保、环境监测、物流配送等领域。

四、项目功能

1. 多旋翼功能：

- 巡航飞行：支持稳定的巡航飞行，适用于长时间监测任务。

- 植保作业：支持自动喷洒农药，提高作业效率。

- 实训室开发：支持多种开发实验，适合教学和研究。

2. 固定翼功能：

- 远距离侦察：支持超远距离飞行，适用于大面积监测任务。

3. 垂起功能：

- 测量作业：支持垂直起降和超远距离飞行，适用于地形测绘等任务。

4. 无人车功能：

- 自动驾驶：支持无人车的自动驾驶功能，适用于物流配送等任务。

5. 无人船功能：

- 自动航行：支持无人船的自动航行功能，适用于水质监测等任务。

6. 潜水艇功能：

- 水下作业：支持潜水艇的水下作业功能，适用于水下监测等任务。

五、硬件设计

1. 主控芯片：STM32H743IIK6，主频 480MHz，确保足够的算力。

2. 协处理器：STM32F103xB，用于 PWM 输出控制、Failsafe 机制、安全开关和 LED 控制等。

3. 传感器：

- 加速计/陀螺仪：BMI088、ICM42688-P、ICM20689

- 电子罗盘：IST8310

- 气压计：BMP581、ICP-20100

4. 通信接口：

- PWM I/O：16 个

- GPS 接口：2 个

- TELEM：2 个

- CAN：2 个

- RCIN：1 个

- SBUS_IN：1 个

- SBUS_OUT：1 个

- Ethernet：1 个

- SPI EXTERNAL：1 个

- ADIO：1 个

- USB：1 个

- TF 卡槽：1 个

六、软件设计

1. 固件开发：基于 ArduPilot 固件进行二次开发，优化固件以适应特定应用场景。

2. 功能优化：优化自动导航、任务规划、避障等功能，提高自动驾驶仪的性能和可靠性。

3. 用户界面：开发用户友好的地面站软件，支持任务规划、飞行监控等功能。