全國人工智能應用技術(shù)技能大賽決賽-無人機裝調(diào)檢修工（飛行器人工智能技術(shù)應用）賽項競賽平臺主要設(shè)備技術(shù)標準

附件3

2020年全國行業(yè)職業(yè)技能競賽

——全國人工智能應用技術(shù)技能大賽

無人機裝調(diào)檢修工（飛行器人工智能技術(shù)應用）賽項

競賽平臺主要設(shè)備技術(shù)標準

全國組委會技術(shù)工作委員會

二〇二〇年九月

1

2020年全國行業(yè)職業(yè)技能競賽

——全國人工智能應用技術(shù)技能大賽

無人機裝調(diào)檢修工（飛行器人工智能技術(shù)應用）賽項

競賽平臺主要設(shè)備技術(shù)標準

一、技術(shù)平臺簡介

以人工智能應用技術(shù)推廣與應用場景實際需求為設(shè)計依據(jù)，按

照人工智能深度賦能行業(yè)應用為理念，以智能飛行器為載體，通過

掛載傳感、作業(yè)工具等裝置，綜合運用數(shù)字化信息采集、網(wǎng)絡(luò)通

信、人工智能應用、多傳感融合、智能感知識別、自主控制以及自

主決策等技術(shù)，將人工智能技術(shù)與飛行器結(jié)合，構(gòu)成大賽技術(shù)平

臺，滿足完成比賽任務的各項性能要求。技術(shù)平臺需具備作物信息

識別與提取、作業(yè)環(huán)境智能感知、作業(yè)路徑智能規(guī)劃、精準作業(yè)控

制、作業(yè)過程可溯可視化、自主避障、自主充電、斷點續(xù)航等功

能，能實現(xiàn)自主探測、自主作業(yè)等任務。

二、技術(shù)平臺結(jié)構(gòu)圖

技術(shù)平臺總體包括：內(nèi)場設(shè)備調(diào)校開發(fā)區(qū)（如圖1所示）及外

場實地綜合驗證區(qū)（如圖2所示）。

內(nèi)場設(shè)備調(diào)校開發(fā)區(qū)布局圖見圖1，其中包含三大功能操作

區(qū)：智能程序設(shè)計區(qū)（軟件開發(fā)平臺）；智能設(shè)備調(diào)試區(qū)（飛行器、

機器小車）；智能功能驗證區(qū)（智能傳感器、顏色識別驗證、障礙識

別驗證等）。

2

圖1飛行器人工智能技術(shù)應用功能驗證區(qū)布局圖

外場實地綜合驗證區(qū)布局示意圖見圖2：比賽場地

（20m*20m*6m）和若干小型外場驗證區(qū)，滿足如下：1）設(shè)置覆蓋飛

行區(qū)域的4G/5G/WiFi網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；2）同時配置物理保護網(wǎng)和設(shè)置無

人機電子圍欄；3）設(shè)置作物區(qū)域信息、作物樣品（抓取物）；4）設(shè)

置作業(yè)環(huán)境起伏平臺、障礙物。

圖2場外實地綜合驗證區(qū)（智慧植保驗證區(qū)）布局示意圖

3

三、技術(shù)平臺主要設(shè)備配置

飛行器人工智能賽項技術(shù)平臺主要配置清單見表1。

表1飛行器人工智能賽項技術(shù)平臺主要配置清單

序號設(shè)備名稱數(shù)量單位備注

1六旋翼無人機1套

2地面運載自動小車1套

包含：全局曝光攝像頭、雙目

3機載傳感器套件1套

避障傳感器、仿地激光雷達等

4RTK定位套件1套

5機載作業(yè)工具包1套

6地面反饋系統(tǒng)1套

7編程調(diào)試計算機及軟件2套

8無人機綜合調(diào)試工作臺1套

9安全飛行區(qū)配套裝置1套

四、技術(shù)平臺設(shè)備參數(shù)

1.六旋翼無人機

六旋翼無人機需滿足如下基本要求：

1）軸距與三維尺寸：軸距≤800mm，三維尺寸（含旋翼）≤

1000mm*1000mm*600mm；

2）最大起飛重量：≤5kg；

3）動力電池：6S1P，10000mAh，標稱電壓22.8V，放電倍率

15C，放電電流250A；

4）續(xù)航時間：≥20min；

5）具有定點自主起降、手動/程序/自主飛行能力，可擴展感知

避障、搭載執(zhí)行機構(gòu)等功能。

六旋翼無人機在結(jié)構(gòu)動力系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、通信傳輸系統(tǒng)

等模塊上的具體的技術(shù)參數(shù)如表2所示。

4

表2六旋翼無人機主要技術(shù)參數(shù)

序號系統(tǒng)名稱部件名稱主要參數(shù)

軸距≤800mm

三維尺寸≤1000mm*1000mm*600mm（含旋翼）

碳塑復合槳，固化成型，13-15寸，正槳3對，反槳

螺旋槳

3對。

6S1P，10000mAh，標稱電壓22.8V，持續(xù)放電倍率

電池15C，持續(xù)放電電流250A，保障無人機持續(xù)工作時間

不少于20分鐘。

結(jié)構(gòu)動力

1電源模塊輸入電壓7.4-25.2VDC，輸出電壓5V。

系統(tǒng)

電池電壓報警，鋰電池電壓檢測，單電池：0.5V-

測電器4.5V，總電壓：0.5V-36V，報警電壓范圍可設(shè)定，蜂

鳴報警。

輸出電流50A，瞬時電流70A，工作電壓2S-6S(7.4-

電調(diào)25.2V)，進角（高/中），LED航行燈（開關(guān)），電機

轉(zhuǎn)向（順/逆）。

電機KV400，瓦形磁鋼，NMB軸承。

（1）飛行控制系統(tǒng)

1）主處理器：STM32F4、STM32F7或STM32H7

2）協(xié)處理器：STM32F100

3）IMU配備MPU9250、BIM088或MPU6000慣性傳感

器，內(nèi)置IST磁力計和MS5611氣壓計

4）CAN協(xié)議接口2X2

5）UART協(xié)議接口5個，串口1用于大功率數(shù)傳模

塊，串口3用于GNSS或GNSS-RTK模塊，包含兩個用

戶自定義接口和一個機載計算機調(diào)試串口

6）UbloxNEOM8NGPS，DWM1000動態(tài)超帶寬室內(nèi)定

位芯片

一體式內(nèi)

（2）內(nèi)置機載計算機

飛行控制置機載及

21）CPU：64位ARM，四核，主頻不低于1GHz

系統(tǒng)5G模塊飛

2）ROM：2GB64位LPDDR425.6GB/s

控

3）RAM：8GBeMMC5.1閃存+8GBSDA工業(yè)閃存

4）網(wǎng)絡(luò)：10/100/1000M自適應

5）視頻編碼：≥2160p@30（H.264/H.25)

（3）內(nèi)置5G模塊

1）模組：RG500Q或MH5000

2）支持系統(tǒng)：Linux

3）工作模式：USB/UART

4）電源輸入：5V，最大工作電流1.5A

5）支持頻段：5GNR,4GLTE

6）卡槽類型：Nano-SIM

7）網(wǎng)絡(luò)類型：全網(wǎng)通（移動/聯(lián)通/電信）

5

（4）WI-FI模塊

1）協(xié)議：支持802.11a/b/g/n，2.4-2.5GHz，4.9-

5.85GHz

2）靈敏度：

2.4GHzRx靈敏度：-75dBm/11nHT20MCS7，Tx功

率：21dBm

5GHzRx靈敏度：-74dBm/11nHT20MCS7，Tx功

率：16.5dBm

3）支持無縫漫游

（5）輔助設(shè)備

助降燈：

1）功率:≥1W

2）光照強度:不低于50流明

3）開啟方式：自動開啟/手動開啟/圖形化編程開啟

4）模式:降落模式/航燈模式/尋機模式/對地照明模

式性能要求。

（6）開發(fā)環(huán)境

1）預置ROS機器人操作系統(tǒng)。

2）支持圖形化/Python/C++編程。

3）Python編程系統(tǒng)支持航路點飛行、指點飛行、控

制PWM、串口收發(fā)/總線通訊等基礎(chǔ)操作，支持直接

通Python、C++語言對高級功能進行開發(fā)和控制。

4）導航系統(tǒng)可配置具有多冗余IMU容錯功能。

（7）技術(shù)規(guī)格

1）飛行模式：GPS(GPS模式)/APS（定高模式）/SPS

（SDK模式）

2）飛控功耗：≤30W

3）最大飛行速度：≥16m/s

4）懸停精度：RTK狀態(tài)下水平控制誤差≤0.1m，垂

直控制誤差≤0.1m

5）工作環(huán)境溫度：-40℃~+85℃

1.通信協(xié)議：2.4G、GP4IN1、915MHz/868MHz；

2.可調(diào)LED背光

3.霍爾搖桿

4.電源開關(guān)防誤觸

遙控器5.語音提醒，震動提醒

通信傳輸6.支持USB-C在線升級

3

系統(tǒng)7.工作電壓：DC7~8.4V

8.顯示器：IPS480×272，預留800×400觸摸屏接

口，帶模擬器模式，32通道。

1.通道數(shù)量：16通道

接收機2.重量：12.1g

3.工作頻率：2.4GHz

6

4.工作電壓：4~10V

5.控制距離：不小于1km

數(shù)傳915數(shù)傳

2.地面運載智能小車

地面自動小車頂部設(shè)有降落區(qū)域，可搭載和起降飛行器，安裝

高亮度全色LED指示燈可與降落區(qū)的無人機上高亮度全色LED指示

燈協(xié)調(diào)閃爍模擬自動充電過程。系統(tǒng)搭載降落區(qū)域與標識，降落區(qū)

域面積：≥700mm*700mm；系統(tǒng)具有定位、通訊與移動功能，搭載

RTKGPS/BeiDou定位系統(tǒng)，預留UWB定位接口，搭載5G/WiFi通訊

模塊，實現(xiàn)移動遙控，并滿足車載全過程作業(yè)數(shù)據(jù)的回傳滿足比賽

評判及實時播放需求。

地面運載智能小車主要技術(shù)參數(shù)見表3。

表3地面運載智能小車主要技術(shù)參數(shù)

序號名稱參數(shù)

1機械尺寸800*700*330≥L*W*H≥710mm*700mm*300mm

運動部件采用45號鋼，精度在0.05mm以內(nèi)有效保障裝配精

2車體材質(zhì)度。

3車體重量自重≤15Kg，負重10Kg

4減震機構(gòu)平行獨立懸掛機構(gòu)

5驅(qū)動方式4組40W電機驅(qū)動，最大運行速1.5m/s

停機坪采用三段折疊設(shè)計，動力采用伺服電缸推進，降落時打

6伸縮甲板開。

自帶電機驅(qū)動板、直流電機（帶編碼器）

1.額定輸入電壓：DC12V/24V

2.每路額定輸出電流：≥3A

7電機驅(qū)動3.額定輸出總功率：160W±0.1W（12V供電）

4.控制信號電壓：3～5V

5.輸出通道數(shù)：≥4通道

7

6.四路A/B編碼器檢測通道

7.電池電壓檢測

8.地磁接口

9.兩路2*17I/O接口

10.無線通訊模塊接口

11.擴展驅(qū)動接口

8驅(qū)動接口12.5V/5A輸出接口

13.甲板檢測接口

14.RGB燈接口

15.三路電機驅(qū)動接口

16.兩路串口（一路用于Linux；一路用于RTK）

17.壓力傳感接口

18.兩路揚聲器輸出接口

1.配置主控單元，并具有磁導航傳感器、壓力傳感器、RGB全

彩指示燈、雙聲道語音播報等組件，可以提供精準定位、自動

航線運行、自動返航、智能方向控制等功能；

2.具有2.4GWiFi通信功能，可以與無人機、地面站進行WIFI

9主控系統(tǒng)通信；

3.MCU：性能與STC15W4K單片機相當

4.配置USB轉(zhuǎn)串口模塊

5.自適應以太網(wǎng)10/100M

配置2.4GWiFi通信模塊/5G移動通信模塊，5G模塊滿足：

1.網(wǎng)絡(luò)類型：全網(wǎng)通（移動/聯(lián)通/電信）

10通信模塊2.頻段支持：5GNR,4GLTE

3.卡槽類型：標準SIM卡（2FF）

4.無線傳輸速率：150Mbps

1.標稱電壓：12V

2.標稱容量：≤20000mAh

11電池3.持續(xù)電流：≤6A

4.充電電壓：12V~12.6V

5.充電電流：0.5~5A

3.掛載傳感器套件

掛載傳感器套件包括全局曝光FOV120視覺模塊、雙目避障傳感

器、仿地激光雷達、RTK等模塊。能夠?qū)崿F(xiàn)作物信息識別與提取、

作物樣品目標識別判斷、飛行區(qū)域內(nèi)障礙識別、精準定位、信號地

面反饋等功能，主要技術(shù)參數(shù)如表4所示。

表4掛載傳感器套件主要技術(shù)參數(shù)

序號名稱參數(shù)

8

1.工作電流：5V/160mA

2.視場角：110°

3.快門類型：全局快門

全局曝光

4.幀率：120幀/秒

1FOV120視

5.自動曝光AEC：支持

覺模塊

6.自動白平衡AEB：支持

7.工作溫度：-20℃~70℃

8.成像距離：1cm~∞

1.推薦范圍：0.4~6米

2.慣性量測單元：BoschBMI055

3.深度快門類型：全局快門，3μm×3μm像素大小

4.深度技術(shù)：主動IR立體

5.最小深度距離(Min-Z)：0.4米

6.最大范圍：最大20米

雙目避障7.深度視場(FOV)：86°×57°(±3°)

2

傳感器8.深度輸出分辨率：最高1280*720

9.深度幀率：最快90幀/秒

10.RGB傳感器技術(shù)：全局快門

11.RGB傳感器FOV(H×V)：86°*57°(±3°)RGB

12.傳感器分辨率：最大1280*800

13.RGB幀速率：最大90幀/秒

14.接口：USB?C3.1

1.工作電壓：DC4.7-5.5V，最大工作電壓6V

2.電流消耗：＜100mA連續(xù)操作

3.精度：±0.025米

仿地激光4.范圍：0~40m激光發(fā)射器

3

雷達5.采集時間：小于0.02秒

6.重復率：1~500Hz可調(diào)

7.接口：I2C或PWM

8.模塊尺寸:20mm*48mm*40mm

4.RTK定位套件

精確的位置信息變得越來越重要，能讓無人機實現(xiàn)真正的無人

自動飛行等智能應用，本系統(tǒng)中搭載RTK定位套件，具體的參數(shù)如

表5所示。

表5RTK定位套件主要技術(shù)參數(shù)

序號名稱參數(shù)

1.綜合描述：

1RTK1）工作模式：點對點、點對多點（廣播）

2）支持衛(wèi)星類型：GPSL1/L2;GlonassG1/G2;BDS

9

B1/B2,Galileo

3）E1/E5B,QZSSL1/L2

4）RTK工作模式：多頻聯(lián)合定位

5）搜索通道：大于150通道

6）配置類型：免調(diào)試即插即用

7）RTK刷新率：≥10hz

8）RTK接收通道：72-ChannelU-BloxF9P-Kro(F9P+RTCM差分

流)

2.定位精度：

1）DGPS定位(3DFIX)：1.0MCEP;

2）差分定位浮動解（RTKFloat)：0.3MCEP

3）差分定位固定解（RTKFixed)：1CMCEP

3.MaxPPM:15Km

4.全模式速度精度：0.05m/s

5.啟動時間：

1）RTK冷啟動時間：15s

2）RTK熱啟動時間：2s

3）RTK重新捕獲：1s

4）1PPS：RMS27ms

6.內(nèi)置Flash

7.內(nèi)置RTC電池支持快速啟動，快速收斂

8.通訊協(xié)議：

1）載波相位差分數(shù)據(jù)輸出：支持

2）載波相位差分數(shù)據(jù)輸出類型：RAWX

3）動態(tài)收斂時間：≤10s

4）波特率：115200bps

5）輸出協(xié)議：NMEA-0183\UBX\RTCM3.1

9.工作環(huán)境：

1）工作電流：5V/700mAMAX

2）工作溫度：-10℃~+60℃

3）是否防水：是

4）防水等級：IPX57

10.接口及指示燈：

1）天線接口類型：內(nèi)置高精度差分天線

2）指示燈：

PWR/Status:上電后亮起，搜星后閃爍，固定解常亮

GEO：快速閃爍指示衛(wèi)星數(shù)量

3）連接器類型：SH1.04Pin端子

MicroUSB×1

IPEXRTK天線擴展×1

WIFI天線擴展×1

5.作業(yè)工具包

10

表6作業(yè)工具包主要技術(shù)參數(shù)

序號名稱技術(shù)參數(shù)

1.材質(zhì)：鋁合金

2.關(guān)節(jié)部位全軸承

1對稱爪3.配套數(shù)碼舵機：20kg/cm

4.閉合狀態(tài)尺寸：長度≥100mm

5.最大張開尺寸：≥140mm

6.地面反饋系統(tǒng)

表7地面反饋系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)

序號名稱參數(shù)

1.通訊模塊：

1）發(fā)射功率:

LTE-TDD+23dBm(Powerclass3)/LTE-FDD+23dBm(Powerclass3)

GSM900+33dBm(PowerClass4)

DCS1800+30dBm(PowerClass1)

2）串口數(shù)：2

3）串口接口標準：TTL3.0V(可支持5V)

4）串口速率：1200-115200bps

5）工作電壓范圍：5.0V~36.0V

6）工作電流：150mA@12V

7）工作溫度：-25℃~+85℃，5~95%RH（無凝露）

8）支持TCPClient/UDPClient/MQTT/HTTP、短信透傳、域名解

析DNS、心跳數(shù)據(jù)包、自定義心跳包，保證連接有效性

2.顏色反饋模塊：

1）通訊方式：RS485/RS232

地面反饋

12）輸入電壓：DC12V

系統(tǒng)

3）額定功率：9W

3.聲音反饋模塊

1）工作電壓：DC5~24V

2）頻率響應：800~15kHz

3）信噪比：優(yōu)于82dB

4）輸出功率：≥3W

4.航線反饋模塊

1）距離傳感器范圍：0.02m~4m

2）頻率：40kHz

3）測量角度：≥15°

4）燈光功率：≥1W

5.控制模塊

1）控制器：AtmelAtmega328

2）外部輸入電壓（推薦）：DC7V~12V

3）Flash容量：32KB(4K用于bootloader)

11

4）SRAM靜態(tài)存儲容量：2KB

5）EEPROM存儲容量：1KB

6）時鐘頻率：16MHz

6.具備飛行器以及無人車進行組網(wǎng)通訊功能

7.編程調(diào)試計算機及軟件

表8編程調(diào)試計算機及軟件主要技術(shù)參數(shù)

序號名稱參數(shù)備注

1.處理器：不低于i5或兼容處理器，主頻3GHz以上

2.內(nèi)存：≥16G可采用

3.硬盤：可用磁盤空間（用于安裝）不低于500G性能不

編程調(diào)試4.通訊接口：局域網(wǎng)，100M網(wǎng)速低于此

1

計算機5.操作系統(tǒng)：Windows10pro操作系統(tǒng)、安裝有系統(tǒng)還配置的

原卡計算機

6.預裝PDF閱讀器、微軟Office，Vscode、無人機系替代

統(tǒng)管理平臺、地面站遠程控制軟件及解壓縮軟件。

1.處理器：不低于i5或兼容處理器，主頻3GHz以上

2.內(nèi)存：≥16G

3.硬盤：可用磁盤空間（用于安裝）不低于200G

便攜式變

4.通訊接口：局域網(wǎng)，100M

2成調(diào)試計

5.操作系統(tǒng)：Windows10pro操作系統(tǒng)、安裝有系統(tǒng)還

算機

原卡。預裝PDF閱讀器，微軟Office，Vscode、無人

機系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)管理平臺、地面站遠程控制軟件、解壓

縮軟件

1.操作系統(tǒng)：Windows10x64

2.消息格式：json

3.編碼格式：utf-8

4.可實時采集飛行數(shù)據(jù)

5.可實時監(jiān)測飛行任務

無人機系

6.服務器云端備份和保存

3統(tǒng)數(shù)據(jù)管

7.服務器云端傳輸和共享

理平臺

8.飛行軌跡回放