NextPilot周边推荐（3）：一款好用的微小型三轴光电吊舱

最新推荐文章于 2025-05-13 00:04:43 发布

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#自动驾驶 #无人机

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随着人工智能技术的不断发展，无人机的智能化水平也在逐步提高，未来的无人机技术将更加注重智能化、自主化、协同化的发展。智能化无人机能够通过机器学习和深度学习技术，自主完成复杂的任务，如目标识别、避障、自主导航、任务规划、集群协同、智能控制等。通过智能化技术，无人机能够更好地适应复杂环境，提高执行任务的效率和精度，减少对人工操作的依赖。

另外随着无人机载荷能力的增强，未来的无人机将能够搭载更多种类的任务载荷，包括高清晰度摄像头、多种传感器、武器系统等，以满足更多的应用需求。

一款科研吊舱的特点

光电吊舱做无人机智能应用开发的核心组件之一，当前随着AI技术在无人机平台应用的越来越广泛，非常需要一个合适的吊舱用来视频图像做处理并作为目标检测、跟踪、定位、避障、起降、导航等应用的输入。

价格便宜

价格便宜能够极大降低试错成本，攒一架无人机也就几千元的成本，如果吊舱上万的话基本没得玩，除非团队不缺钱或者技术成熟度很高，飞行没太多风险。

体积小，重量轻

吊舱越大、越重需要的无人机就越大、越重，但是前期验证开发阶段，一般建议采用起飞重量5kg以下的多旋翼无人机，否则飞行安全、装机成本、使用维护等等都太不方便！

具备良好通信控制接口

云台吊舱要能受你控制！要能给你反馈数据！大家比较喜欢的是UART通信控制或者LAN通信控制！早起很多吊舱都是PWM控制，连S.BUS控制的都不多，你还需要额外搞一个USB转PWM的嵌入式模块，好麻烦。

另外很多工业级吊舱使用SDI、HDMI或者RS422等方式输出视频数据，但是主流的机载计算机如Jetson、NUC、树莓派等只提供USB、网口等，故吊舱输出最好能够与之无缝连接！大家最熟悉的USB网络摄像头，直接cv2.VideoCapture(0)即可！软硬件接口友好性，通用化水平，决定该型吊舱使用难度程度。

最好具备基础的AI智能应用

具备目标识别、跟踪、锁定和测距等功能。

某三轴方形光电吊舱

在某演示项目中，需要一款小型的侦查无人机对目标进行搜索，团队经过调研发现了下面这款三轴小型光电吊舱。

吊舱参数

定焦可见光：镜头类型8.5mm，分辨率3840 * 2160；
三轴云台：俯仰轴：-120°~20° ；航向轴：-90°~90°；翻滚轴：-40°~40°
重量：≤132g（不含AI板、散热板、减震连接件）
尺寸：≤66mm（长度）*66mm（宽度）*76mm（高度），不含AI板、散热板、减震连接件
供电：12V，功率≤8w
性能：探测2000米，AI识别700米

特色点评

体积小，重量轻，仅130g，轻松挂飞
支持rtsp网络视频输出，H265编码格式
吊舱控制信号走网络通信，不额外占用硬件接口
开放吊舱通信协议，提供API接口，快速开发
具备1-2路视频AI识别（人、车等），任意目标跟踪等AI功能

跟踪效果

汽车跟踪，稳得一逼。

人等小目标跟踪效果，如下：

该光电吊舱使用手册

获取视频

rtps流地址为：rtsp://192.168.0.152/live，可使用QGC地面站、VLC等打开视频。如果使用机载计算机进行上层应用开发，用户可以使用Opencv获取和解析视频。使用opencv获取视频代码示例：

import cv2
rtsp_url = 'rtsp://192.168.0.152/live'
capture = cv2.VideoCapture(rtsp_url)

while capture.isOpened():
    res, frame = capture.read()
    cv2.imshow("video", frame)
    key = cv2.waitKey(1) & 0xFF
    if key == ord('q'):
        break
capture.release()
cv2.destroyAllWindows()

如果有条件也可以采用硬解码的方式去解析视频流，例如Jetson系列计算机，具备硬解码芯片，配合GStreamer使用能够达到更高的性能！不占用软件解码资源，效率更高。

import cv2
pipeline = 'rtspsrc location=rtsp://192.168.0.152/live latency=100 ! '\
               'rtph265depay ! h265parse ! omxh265dec ! nvvidconv ! '\
               'video/x-raw, width=(int)1280, height=(int)720, '\
               'format=(string)BGRx ! '\
               'videoconvert ! appsink'
print(pipeline)
capture = cv2.VideoCapture(pipeline, cv2.CAP_GSTREAMER)

while capture.isOpened():
    res, frame = capture.read()
    cv2.imshow("video", frame)
    key = cv2.waitKey(1) & 0xFF
    if key == ord('q'):
        break
capture.release()
cv2.destroyAllWindows()

以上代码已在Jetson Nano和Jetson AGX验证，但前提使需要重新编译opencv，增加对gstreamer的支持！

控制协议

吊舱采用TCP通信，数据包格式使用json，上电后吊舱启动TCP服务端等待连接，用户程序被定义为客户端。

（1）用户获取吊舱的姿态数据

{
 "task": 0,              #指令ID
 "gimbal_yaw": 10,       #云台偏航⻆，单位deg
 "gimbal_pitch": 10,     #云台俯仰⻆，单位deg
}

（2）用户发送指定控制吊舱

注意：以下指令，每次发送只能控制一个角度。也就是控制偏航角和控制俯仰角不能在一个指令中同时设置，需要分两次发送，也就是一次发送俯仰角，二次发送偏航角，两个角度没有先后顺序。

设置吊舱角度，使吊舱转动至特定角度

{
 "task":13,      #指令ID
 "angle":50,     #⽬标⻆度,pitch 15~-90(上正下负),yaw:-90~90(左负右正)
 "isPitch":false #true：控制pitch，
                 #false：控制yaw
}

设置转动步进角度，在当前姿态角度基础上，再转动一个相对角度！

{
 "task": 6,             #指令ID
 "pitch": 0或1,         #0表示向上移动云台，1表示向下移动云台,
 "yaw": 0或1,           #0表示向左移动云台，1表示向右移动云台
 "angle":0.1,           #每次转动⻆度,精度是0.1
 "reset": true/false,   #true为回中
}

设置转动速度

{
 "task":13,
 "speed":50,     #转动速度范围(int类型)是+200~-200deg/s,正为上或者右,负为下或者左
    			 #根据下个参数控制轴转动
 "isPitch":false #true：控制pitch，
                 #false：控制yaw
}

参考代码

使用python写了一个吊舱驱动接口，能够获取吊舱视频并显示、获取吊舱姿态数据、控制吊舱转动，具体见：

https://gitee.com/wujinDrone/snail/blob/master/gimbal_pod/pod_demo.pygitee.com/wujinDrone/snail/blob/master/gimbal_pod/pod_demo.py

注意事项

上电时尽量保证吊舱水平，且尽量保证吊舱静止，如果手拿着吊舱上电很可能造成自检不通过；
上电后自检需要一些时间，吊舱图像和姿态数据不会马上下发。

关于NextPilot飞控

NextPilot飞控系统是一款基于px4和rt-thread的国产开源自动驾驶仪，由NextPilot开发团队（nextpilot@qq.com）负责维护。它能够便捷的应用于教育、研究和工业等领域，让工程师专注于自己的擅长领域（比如嵌入式、控制算法、应用业务）进行高效的开发。

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