# 國防無人機

##### tags:`進行中計畫`

## 題目內容
簡章節錄：
本次挑戰賽主題為「無 GNSS 環境執行多目標偵蒐」，挑戰技術包含「無 GNSS 自
主導航」、「自主飛行與動態路徑規劃」及「機載目標物偵蒐、AI 影像辨識與定位」。旨
在模擬無人機受到干擾無法使用 GNSS、並不使用第一人稱主視角（First Person View,
FPV）2 操作時，能於未知環境進行自主飛行與偵蒐，並獲取目標之資訊，包含數量、
位置等。

* GNSS(Global Navigation Satellite System)：使用者可透過接收機來獲取衛星之訊號並定位。美國的 GPS、俄羅斯的GLONASS 或日本的 QZSS 等都屬 GNSS 之範疇。
* FPV (First-person view)：即透過第一人稱視角操作無人載具的方法。該方法可透過無人載具上的鏡頭來獲取影像，操作者再透過顯示器來觀看該影像。

## 挑戰技術
總之是要能於未知環境進行自主飛行與偵蒐，並獲取目標之資訊，包含數量、
位置等。
* 無GNSS環境執行多目標偵蒐
* 機載目標物偵蒐、AI影像辨識與定位
* 自主飛行與動態路徑規劃

## 比賽時程
|時間|事項|備註|
|---|---|----|
|5/15~8/15|報名|1.繳交參賽同意切結書(所有人包括廠商及主持人)。2.分工表|
|9/30前|繳交文件||
|10月|初賽|找到一台車車|
|3月|決賽|找到很多車車|

## 預計要做的項目
### 電控&飛控
* INS-P 與 PX4整合
* 將 INS-P 透過pixhawk GPS的port將INS計算結果當成GPS訊號輸入
* 車子影像辨識
* 使用YOLO，目前已在Jetson Nano上建立docker實現，目標實現再 Jetson Orion平台上
* UAV影像定位地面車車 (決賽)
* 這個還不知道要怎麼辦
* 相機模組軟硬體
* 目前預計購買 [SIYI ZR-10](https://shop.siyi.biz/products/siyi-zr10)
* 可以透過MAVLINK2控制
* 相關資訊 [SIYI SDK Github](https://github.com/mzahana/siyi_sdk?tab=readme-ov-file)
* 雲台控制與影像傳輸透過 Ethernet介面與影像處理硬體(Jetson Nano)與OpenHD 硬體(Rpi)連接
* 中間連接Ethernet 1轉2分接板
* 雲台透過影像處理硬體(Jetson Nano)控制
* 影像回傳與地面站
1. 雲台即時影像使用openHD傳回地面
2. 經過AI辨識後的影像(更新率低)透過MAVLINK2以單張圖片的格式傳下來
3. 地面站顯示即時畫面與定位資訊
* 定位資訊要用什麼方式傳下來還不知道

LTE圖傳
https://hackmd.io/@ncku-uav/H1iQwS_TR

NMEA 傳送
https://hackmd.io/@ncku-uav/HyZyNGnpC

## 機載硬體
20240806版本
==[配電盤](https://hackmd.io/@ncku-uav/YeeIdfEleDistro)==
|功能|硬體|功耗|輸入電壓|尺寸|重量|備註|
|---|---|---|---|---|---|---|
|飛控板|Pixhawk 6C|1.5 W|Max. 6 V|84.8 * 44 * 12.4 mm|34.6 g||
|慣性導航| INS-P| 3.5 W|9~36 V|120*50*53 mm|280 g||
|影像處理&雲台控制| Jetson Oron|15 W| ==9~19 V==|100 * 79 * 21 mm|176 g||
|機載電腦| Rpi4| ==10 W or 15 W== |5 V| 85mm x 56mm x 17mm| 46 g||
|OpenHD硬體| Rpi4| ==10 W or 15 W== |5 V| 85mm x 56mm x 17mm| 46 g||
|OpenHD收發機|ALFA AWUS036ACH|3.5 W| 5 V|85 × 63 × 20 mm| 250 g||
|相機&雲台| [SIYI ZR-10](https://shop.siyi.biz/products/siyi-zr10)|12 W|11~25.2 V|121 * 101 * 78 mm| 381 g||

20240819版本
* 取消Rpi4機載電腦，合併由Jetson Orin處理。
* 電控系統架構圖

### 飛機
* 評估酬載重量、空間
1. 現有的飛機能不能用
2. 設計新的需要多少時間
3. 估算可參與製作的人力及所需時間及經費

* 系統配置圖(含電池個數、大小)
1. 了解所有可能要裝到飛機上的東西
2. 各部件的尺寸、重量、功率

### 硬體
1. GPS接頭型號GHR-10V-S (https://www.digikey.tw/zh/products/detail/jst-sales-america-inc/GHR-10V-S/807822)
2. GPS pin defined 
3. INS-P output interface (施工中)
C3: 24 pins connector (RS-232, RS-422, CAN, Ethernet interfaces)
RS-232:
RS-422:
CAN:
Ethernet interface:
INS-P接線圖
電源部分會使用XT60(公頭)將INS-P接頭端的pin 1 power (橘黑線) 及 pin 2 ground (橘線)接出來，通常靠電池端會使用母頭，因此INS-P這端就使用公接頭。
INS-P 的RS232-2 可以輸出NMEA格式，因此會將這一個port接到飛控板。我們已經有買了一個RS232轉TTL的轉接板，該轉接板上是DB9的母接頭，因此INS-P線這端採用DB9公接頭。
DB9公接頭的pin 5 (GND) 接到INS-P接頭的 pin 8 (GROUND,藍線)
DB9公接頭的pin 3 (TXD) 接到INS-P接頭的 pin 16 (RS232-TX2, 綠線)
DB9公接頭的pin 2 (RXD) 接到INS-P接頭的 pin 15(RS232-RX2, 綠黑線)
INS-P 的 RS232-1會透過RS232轉USB轉接線連接到機載電腦上，會接到一個DB9母接頭上
DP9母接頭的 pin 5(GND) 接到INS-P接頭的 pin 7(GROUND, 藍白線)
DB9母接頭的 pin 3(RXD) 接到INS-P接頭的 pin 17 (RS232-RX1, 亮綠黑線)
DB9母接頭的 pin 2(TXD) 接到INS-P接頭的 pin18 (RS232-TX1,兩綠線)

## Yee

### 現有參數
* Takeoff Weight 15kgw

| Weight | kgw |
| ------------------------------- | -------- |
| **Empty Weight** | **6.26** |
| Left Wing | 1.13 |
| Right Wing | 1.01 |
| Fuselage | 3.11 |
| Tail | 1.01 |
| **Battery**(power sys. Assumed) | **0.5** |
| **Payload Weight** | **8.24** |

Maximumn takeoff weight 11.5 kgw (Flight tested).

* Position of C.G.

* Range
Assume the visible width of the camera is 0.5 meter.
Surch for the target along circle whose radius is 0.5, 1, to 5.
The total range is **180 km**.

* Capacity
The max rectangular cross-section is 17cm * 17cm.
Indepandent payload space 25cm * 15cm * 10cm.

### 電池重量


#### 電池一

* 接馬達

| State | Power(W) | Duration(s) | Energy(Wh) |
| ------- | -------- | ----------- | ------------ |
| Takeoff | 893.02 | 12 | 2.976733 |
| Climb | 1050.125 | 45 | 13.12656 |
| Cruise | 314.3746 | 1200 | 104.7915 |
| Total | | | **120.8948** |

Li-po specific energy : 100~265 Wh/kg
If the specific energy is 145, the weight of battery is **834g**.
Capacity is **5450mAh** for 6 cells(6S).

#### 電池二

#### 電池三

### 缺損
#### 情節重大(不修不能飛)
- [x] 馬達上裝槳的軸
- [x] 主輪
- [ ] 皮托管

#### 普通 (不修不酷但無所謂)
- [ ] 右邊的電燈

### 待辦項目
- [x] 計算飛行所需的電池重量
- [ ] 裝新的皮托管
- [ ] 安排雲台裝置的位置(機腹或右翼)

### 買東西
- [x] AT3520 槳座 (已詢問藍天、慕卡司，沒有單賣，從KUWA身上拔了)
- [x] 4吋主輪\*2 (1924元 購物車中，拔小朋友的飛機的)
- [x] 皮托管 (545元 購物車中，在路上了)
- [x] 活動板手
- [x] M4螺桿 70\*2 80\*1

### 整備事項
待補充

## 會議
### 20240602
下次會議要討論的事
* 航電系統架構圖
* 航電系統各部件尺寸功耗
* 評估要不要重新設計飛機
* 要不要參加比賽

### 20240630
* 紀先生嘗試訓練模型並部署在 jetson orion nano上，看看效能如何
> yolov4 tiny on jetson orin nano -> 8 fps
* 威瀚&張德找找看現有雲台
* 張乃文&水水 確認pixhawk 硬體接頭(和INS-P接的部分)，硬體接線圖(pixhawk 跟 INS-P那邊)
* 張德想想&找找追目標軌跡規劃
* 張德跟利安科技要INS-P的ICD
* 張德 --> 進度規劃時程

### 20240804
* 飛機維修改裝進度(魏)
* Yolo結果PPT (紀)
* SITL規劃、MAVLink2傳圖片 (黃)
* 報名事項(乃)
* 電控重量及功耗(沈)
* 電控需不需要精簡&方案(沈、魏)
* 精神喊話(JOJO)
* 整理PPT 聯絡廠商(沈)
* 確認Nano Docker 資料輸入輸出 (紀)
* 8月底目標 YOLO & STIL整合
## 參考資料
### 飛控
* 跟影像並用 jetson nano 或 UP
* INS-P 3.5W

### 影像硬體
* UP Squared Pro 710H Edge
https://eshop.aaeon.com/edge-ai-systems-hailo-n97-i3-n305-up-squared-pro-710h-edge.html
50~55W
* Jetson Nano
https://www.nvidia.com/zh-tw/autonomous-machines/embedded-systems/jetson-nano/product-development/
5~10W

### Dataset
1. [Stanford Drone Dataset](https://cvgl.stanford.edu/projects/uav_data/)
2. [DOTA (Dataset for Object Detection in Aerial Images)](https://captain-whu.github.io/DOTA/)
3. [VisDrone Dataset](https://docs.ultralytics.com/datasets/detect/visdrone/)
4. [UAVDT (Unmanned Aerial Vehicle Benchmark: Object Detection and Tracking)](https://paperswithcode.com/dataset/uavdt)