基于树莓派 + CUAV V5 +飞控构建无人机自主作业系统（UWB 高精度定位版）

1.项目介绍

    在工业 4.0 与智慧农业高速发展的背景下，无人机自主作业系统成为智能巡检、物流配送、精准农业等领域的核心装备。本项目基于树莓派 4B 计算平台与雷讯 CUAV V5 + 开源飞控，构建全自主无人机作业系统，突破传统遥控飞行限制，实现室内外复杂场景下的智能任务执行。特别集成 Nooploop空循环 LinkTrack UWB 厘米级定位模块，结合视觉导航与激光雷达环境感知，打造 "厘米级定位 + 动态避障 + 任务自适应" 的三位一体智能飞控解决方案。
▶硬件层：
1.核心控制：CUAV V5 + 飞控（Pixhawk4 架构，支持 MAVLink 协议）
2.计算中枢：树莓派 4B（64 位四核 CPU，4GB 内存，运行Raspberry Pi OS (64-bit)系统）
3.定位系统：

①Nooploop空循环 UWB 基站阵列

②环境感知：RPLidar A2 激光雷达（360°×2m 环境建模）、openmv模块、USB摄像头

③激光测距：北醒TOF激光雷达 [TF-Luna]模块

④光流定位：微空科技MTF-01光流测距一体模组

⑤任务载荷：机械爪（开合）、植保喷洒系统（流量控制）

▶软件架构：
1.飞控系统：Ardupilot 固件（自定义任务协议解析）
2.中间件：Dronekit 环境、pymavlink（实现飞控 - 树莓派通信）
3.核心算法：
    ①二维码任务解析（OpenCV）
    ②多传感器融合（EKF 滤波：UWB+IMU + 视觉 + 激光）
    ③任务设备控制（GPIO/PWM 混合控制接口）

▶开发历程
1. 系统集成阶段（D1-7）：
   ①飞控 - 树莓派通信协议开发（自定义 MAVLink 扩展包）
   ②UWB 定位系统标定（TDOA 算法优化，定位精度提升 40%）
   ③多传感器调试

2.算法调优阶段（D8-14）：
   ①动态航迹规划算法迭代（三次优化：路径平滑→实时性→能耗平衡）
   ②机械爪控制算法开发（50 + 次抓取测试）
   ③视觉-飞控闭环控制

3.系统联调阶段（D15-21）：
   ①多任务并发测试（避障 + 识别 + 设备控制同步执行）
   ②极端场景测试（强光 / 弱光环境，30% 遮挡率下的导航测试）
   ③任务成功率测试（通信稳定性、识别准确性等）

▶创新价值

1.全自主任务链："扫码 - 定位 - 导航 - 执行" 全流程自动化

2.高精度定位方案：UWB + 视觉 + 激光融合定位（突破室内定位精度瓶颈）

3.载荷设计：支持多种任务模块（机械爪 / 喷洒 / 喊话器）

▶应用场景
1.工业场景：智能工厂物料配送
2.农业场景：温室精准植保
3.服务场景：商业空间巡检
4.教育场景：开源飞控教学平台（提供完整代码库与调试手册）

▶技术指标

1.定位精度：室内 UWB 模式＜15cm / 室外 GPS+UWB＜5cm
2.飞行续航：标配 4S 5200mAh 电池，悬停 22 分钟（带机械爪）
3.任务载荷：最大负载 2.5kg（含电池），机械爪抓取精度 ±3mm
4.通信距离：5.8G 图传（1080P@30fps）+2.4G 数传（10km 无遮挡）

▶结语
    本项目构建了完整的无人机自主作业技术栈，从底层飞控开发到上层任务算法，实现全链路自主可控。特别在 UWB 定位应用、多传感器融合、任务设备协同控制等方面形成创新突破。后续将开放核心代码库（Gitee 开源），并提供硬件方案设计指南。欢迎行业同仁就以下方向深入交流。

PS: 

    从0到1设计制作，其过程艰辛，问题频出，历经多天，总结出这篇文章，罗列可能所遇问题的解决方法，若参考过程中有疑问可在评论区留言讨论。
后续文章将逐步更新！

文章目录如下：

1.项目介绍
2.设备清单
3.树莓派安装系统与简要设置

4.树莓派与飞控通信

5.各传感器相关设置

6.树莓派与openmv通信

7.树莓派与USB摄像头通信

8.UWB模块设置

9.无人机自主飞行测试

10.项目总结