2026-03-01 04:44:37 +08:00

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MOVE_AI

适用于 RoboMaster 机器人的视觉自瞄系统，参考同济大学 Superpower 战队 25 年开源设计，适配 MOVE。

项目结构

├── calibration/          # 标定工具
├── configs/              # 配置文件（yaml）
├── src/
│   ├── component/        # 通用组件（EKF、弹道、日志、绘图等）
│   ├── device/           # 设备驱动（相机、串口、CAN、IMU）
│   ├── module/
│   │   ├── auto_aim/     # 自瞄模块（检测、解算、跟踪、瞄准、规划）
│   │   ├── auto_buff/    # 打符模块
│   │   └── omniperception/  # 全向感知模块（哨兵用）
│   └── task/
│       ├── *.cpp         # 各兵种主程序
│       └── test/         # 测试用例

环境要求

Ubuntu 22.04
运算平台：Intel NUC（i7-1260P / i7-1165G7）
相机：海康 MV-CS016-10UC + 6mm 镜头
下位机：RoboMaster C 型开发板（STM32F407）/ 达妙 MC02（STM32H7）

依赖安装

SDK：
- HikRobot MVS SDK
- MindVision SDK（可选）
- OpenVINO 2024
- Ceres Solver

系统依赖：

sudo apt install -y \
    git g++ cmake can-utils \
    libopencv-dev libfmt-dev libeigen3-dev \
    libspdlog-dev libyaml-cpp-dev libusb-1.0-0-dev \
    nlohmann-json3-dev openssh-server screen

编译与运行

cmake -B build
make -C build/ -j$(nproc)
./build/auto_aim_test    # 运行测试

可执行目标

主程序（task）

目标	说明	配置文件
`standard`	步兵自瞄	`configs/standard3.yaml`
`standard_mpc`	步兵自瞄（MPC 规划）	需指定
`uav`	无人机自瞄 + 打符	`configs/uav.yaml`
`uav_debug`	无人机调试（含可视化）	`configs/uav.yaml`
`mt_standard`	多线程步兵	需指定
`sentry`	哨兵	`configs/sentry.yaml`
`sentry_multithread`	哨兵多线程	`configs/sentry.yaml`
`sentry_debug`	哨兵调试	`configs/sentry.yaml`
`sentry_bp`	哨兵（带弹道预测）	`configs/sentry.yaml`
`auto_aim_debug_mpc`	自瞄 MPC 调试	需指定
`auto_buff_debug`	打符调试	需指定
`auto_buff_debug_mpc`	打符 MPC 调试	需指定
`mt_auto_aim_debug`	多线程自瞄调试	需指定

标定工具（calibration）

目标	说明
`capture`	采集标定图像
`calibrate_camera`	相机内参标定
`calibrate_handeye`	手眼标定
`calibrate_robotworld_handeye`	机器人-世界手眼标定
`split_video`	视频拆帧

测试用例（test）

目标	说明
`auto_aim_test`	自瞄全流程测试
`auto_buff_test`	打符全流程测试
`camera_test`	相机基础测试
`camera_detect_test`	相机 + 检测测试
`camera_thread_test`	相机多线程测试
`cboard_test`	C 板通信测试
`gimbal_test`	云台通信测试
`gimbal_response_test`	云台响应测试
`fire_test`	发射测试
`dm_test`	达妙 IMU 测试
`handeye_test`	手眼标定测试
`detector_video_test`	离线视频检测测试
`planner_test`	MPC 规划器测试
`planner_test_offline`	MPC 规划器离线测试
`usbcamera_test`	USB 相机测试
`usbcamera_detect_test`	USB 相机 + 检测测试
`multi_usbcamera_test`	多 USB 相机测试
`minimum_vision_system`	最小视觉系统

串口设置

授予权限：
```
sudo usermod -a -G dialout $USER
```

获取端口 ID（serial, idVendor, idProduct）：

udevadm info -a -n /dev/ttyACM0 | grep -E '({serial}|{idVendor}|{idProduct})'

创建 udev 规则：

sudo touch /etc/udev/rules.d/99-usb-serial.rules

写入（用实际 ID 替换）：

SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{idVendor}=="1234", ATTRS{idProduct}=="1234", ATTRS{serial}=="A1234567", SYMLINK+="gimbal"

重新加载规则：

sudo udevadm control --reload-rules
sudo udevadm trigger

验证：
```
ls -l /dev/gimbal
```

通信协议

1. CBoard 协议（CAN 总线）

通过 SocketCAN 与 RoboMaster C 型开发板通信，CAN ID 由 yaml 配置。

发送帧 — 控制命令（CAN ID: 0xff）

8 bytes, Big-Endian
[0]   : control    (uint8)   0=不控制, 1=控制
[1]   : shoot      (uint8)   0=不射击, 1=射击
[2-3] : yaw        (int16)   缩放 1e4, 单位 rad
[4-5] : pitch      (int16)   缩放 1e4, 单位 rad
[6-7] : horizon_distance (int16) 缩放 1e4（无人机专有）

接收帧1 — 四元数（CAN ID: 0x100 / 0x01）

8 bytes, Big-Endian
[0-1] : x (int16) 缩放 1e4
[2-3] : y (int16) 缩放 1e4
[4-5] : z (int16) 缩放 1e4
[6-7] : w (int16) 缩放 1e4
四元数顺序: wxyz，验证 x²+y²+z²+w² ≈ 1

接收帧2 — 子弹速度和模式（CAN ID: 0x101 / 0x110）

8 bytes, Big-Endian
[0-1] : bullet_speed (int16) 缩放 1e2, 单位 m/s
[2]   : mode (uint8)  0=idle, 1=auto_aim, 2=small_buff, 3=big_buff, 4=outpost
[3]   : shoot_mode (uint8) 0=left, 1=right, 2=both（哨兵专有）
[4-5] : ft_angle (int16) 缩放 1e4, 单位 rad（无人机专有）

2. Gimbal 协议（串口）

通过 USB 串口与达妙 MC02 通信，帧头 {'S', 'P'}，CRC16 校验。

发送帧 — VisionToGimbal（29 bytes, packed）

[0-1]   : head       (uint8[2])  = {'S', 'P'}
[2]     : mode       (uint8)     0=不控制, 1=控制不开火, 2=控制且开火
[3-6]   : yaw        (float)     rad
[7-10]  : yaw_vel    (float)     rad/s
[11-14] : yaw_acc    (float)     rad/s²
[15-18] : pitch      (float)     rad
[19-22] : pitch_vel  (float)     rad/s
[23-26] : pitch_acc  (float)     rad/s²
[27-28] : crc16      (uint16)    Little-Endian

接收帧 — GimbalToVision（43 bytes, packed）

[0-1]   : head         (uint8[2])  = {'S', 'P'}
[2]     : mode         (uint8)     0=IDLE, 1=AUTO_AIM, 2=SMALL_BUFF, 3=BIG_BUFF
[3-6]   : q[0]         (float)     四元数 w
[7-10]  : q[1]         (float)     四元数 x
[11-14] : q[2]         (float)     四元数 y
[15-18] : q[3]         (float)     四元数 z
[19-22] : yaw          (float)     rad
[23-26] : yaw_vel      (float)     rad/s
[27-30] : pitch        (float)     rad
[31-34] : pitch_vel    (float)     rad/s
[35-38] : bullet_speed (float)     m/s
[39-40] : bullet_count (uint16)    子弹累计发射次数
[41-42] : crc16        (uint16)    Little-Endian

3. DM IMU 协议（串口）

达妙 IMU，串口 921600 bps，Modbus RTU 格式，57 bytes 三帧合一。

帧1 [0-18]  : 加速度 (accx, accy, accz)  float, CRC16
帧2 [19-37] : 角速度 (gyrox, gyroy, gyroz) float, CRC16
帧3 [38-56] : 欧拉角 (roll, pitch, yaw)    float, 单位°, CRC16

每帧结构: 帧头(0x55 0xAA) + slave_id(0x01) + reg + 3×float(uint32) + crc16 + 帧尾
四元数由 ZYX 欧拉角生成: q = Rz(yaw) * Ry(pitch) * Rx(roll)

4. ROS2 通信（哨兵专有）

方向	话题	消息类型	内容
发布	`auto_aim_target_pos`	`std_msgs/String`	CSV: "x,y,z,w"
订阅	`enemy_status`	`sp_msgs/EnemyStatusMsg`	无敌敌人 ID 列表
订阅	`autoaim_target`	`sp_msgs/AutoaimTargetMsg`	目标敌人 ID 列表

5. 协议总览

协议	接口	速率	帧长	校验	适用设备
CBoard	CAN	1Mbps	8B	—	C 板 (STM32F407)
Gimbal	串口	可配置	29/43B	CRC16	达妙 MC02 (STM32H7)
DM IMU	串口	921600	57B	CRC16	达妙 IMU
ROS2	TCP/IP	—	可变	—	导航系统

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