2023年G题【空地协同智能消防系统】打飞控的

一、团队介绍

我们是来自江苏省南京邮电大学的队伍，本次电赛，我们选择了g题，经过4天3夜的奋斗以及两次的测评，最终获得国家一等奖
我们的电赛团队由三人组成，其中，一人负责底层环境的配置以及硬件，一人负责无人机的飞行控制算法，一人负责视觉识别。

二、题目要求

一、任务
设计一个由四旋翼无人机及消防车构成的空地协同智能消防系统。
安装垂直向下的激光笔，用于指示巡逻航迹。巡防区域为 40dm×48dm。无人机巡逻时可覆盖地面 8dm 宽度区域。以缩短完成全覆盖巡逻时间为原则，无人机按照规划航线巡逻。发现火情后立即采取初步消防措施，并将火源地点位置信息发给消防车，使其前往熄灭火源。空地协同巡逻及消防工作完成时间越短越好。
二、要求
1.基础部分
(1)参赛队需自制模拟火源。模拟火源是用电池供电的红色光源，如 LED 等，用激光笔持续照射可控制开启或关闭:持续照射 2 秒左右开启，再持续照射 2 秒左右关闭。
(2)展示规划的巡逻航线图，在消防车上按键启动无人机垂直起飞后，无人机以 18dm 左右高度，在巡防区域按规划的航线完成全覆盖巡逻。
(3)无人机与消防车之间采用无线通信;巡逻期间无人机每秒向消防车发送 1 次位置坐标信息，消防车上显示器实时更新显示无人机位置坐标信息。
(4)巡逻中，消防车显示器显示巡逻航迹曲线，计算并显示累计巡逻航程。
(5)完成巡逻后，无人机返回，准确降落在起飞区域内。
2. 发挥部分
(1)手动操作激光笔点亮一个火源。在消防车上启动无人机巡逻。无人机按规划航线巡逻，发现火情后，前往接近火源(水平距离≤5dm)识别确认，再在无人机上用 LED 指示灯示警。
(2)无人机飞至火源地点上方，降低至 10dm 左右高度，悬停 3s 后抛洒灭火包，灭火包落在以火源点为中心、半径 3dm 圆形区域内;再将火源地点位置坐标发送给消防车，然后继续巡逻，完成后返航回到起飞点。
(3)消防车接收到火情信息，显示火源地点位置坐标后，从消防站出发前往火源地点，途中不得碾压街区及其边界线，在 5dm 距离内以激光笔光束照射模拟火源将其熄灭。
(4)熄灭模拟火源后消防车返回到出发区域内。发挥部分限时 360s 内完成。
场地图如下：
比赛场地图

三、设计摘要

本赛题要求基于多旋翼飞行器和四轮小车，制作一套地空协同系统。
飞行器利用Livox Mid-360激光雷达进行SLAM定位以及路径规划，可以根据设定的航点完成巡逻。同时，飞行器上安装了向下的摄像头模块，可以识别并且定位模拟火源的位置。
消防小车搭载ROS系统核心板，可自主规划路线，避开街区到达起火点附近，通过摄像头和云台完成对起火点的瞄准以及熄灭操作。通过无线串口模块，消防小车可以实时获取飞机的坐标信息，并且显示在自带的屏幕上。
模拟火源使用3D打印制作成灯罩外壳，使用STM32F401单片机作为处理器，通过光敏传感器，检测激光笔产生的激光。在激光照射达到一定的时长之后，开启或关闭LED灯，从而达到题目的要求。