前期准备

  1. 明确比赛类型

    • 竞速类(FPV/穿越机):追求速度与机动性,需高速电机、轻量化机身、抗干扰图传系统。
    • 任务类(如测绘、巡检、物流):强调稳定性、续航能力和任务执行能力。
    • 创意类(如编程无人机、无人机编队):需编程能力与团队协作。
  2. 组建团队

    • 分工明确:包括飞行员、机械工程师、电子工程师、程序员、裁判等。
    • 技能互补:确保团队成员在无人机设计、编程、飞行控制、裁判规则理解等方面具备能力。
  3. 制定规则

    • 比赛规则:明确飞行区域、任务要求、得分标准、违规处罚等。
    • 安全规范:制定紧急情况处理流程(如失控、故障)。
    • 设备标准:规定无人机类型、重量、图传距离、电池规格等。
  4. 场地与设备

    • 场地选择:确保空旷、无障碍物,符合比赛安全要求。
    • 设备清单
      • 无人机:根据比赛类型选择(如穿越机、固定翼、多旋翼)。
      • 遥控器与图传系统:抗干扰、低延迟,确保画面清晰。
      • 备用设备:电池、螺旋桨、维修工具。
      • 安全设备:灭火器、急救包、通讯设备。

无人机设计与制造

  1. 结构设计

    • 轻量化:使用碳纤维、铝合金等材料,减少机身重量。
    • 空气动力学:优化机翼形状、尾翼设计,提升飞行效率。
    • 保护结构:增加防撞装置,防止碰撞损坏。
  2. 动力系统

    • 电机与电调:选择高扭矩、低噪音电机,搭配稳定电调。
    • 电池:高能量密度电池,确保续航时间(如6S电池)。
    • 螺旋桨:根据电机型号选择适配桨叶,平衡推力与效率。
  3. 飞控系统

    • 选择飞控:如ArduPilot、PX4、Betaflight等,支持多种飞行模式。
    • 参数调校:通过地面站(如Mission Planner)调整PID参数,确保稳定性。
    • 安全功能:启用失控保护、低电量报警、电子围栏等。
  4. 电子设备

    • 摄像头:选择低延迟、高帧率摄像头(如FPV摄像头)。
    • 图传系统:使用2.4GHz或5.8GHz频段,抗干扰能力强的设备。
    • 遥控器:配置多功能摇杆,支持紧急停止功能。

编程与调试

  1. 飞行程序

    • 基础飞行:编写自动起飞、降落、悬停程序。
    • 任务逻辑:根据比赛规则设计任务路径(如绕点飞行、拍摄目标)。
    • 避障算法:集成超声波、红外或视觉传感器,实现自主避障。
  2. 测试与优化

    • 模拟测试:在仿真软件(如Mission Planner)中验证程序逻辑。
    • 实际调试:在空旷场地测试飞行稳定性、任务执行能力。
    • 数据记录:通过黑匣子或日志文件分析飞行数据,优化参数。

比赛执行

  1. 赛前准备

    • 设备检查:确认电池电量、螺旋桨状态、图传信号。
    • 场地布置:设置起降点、任务目标、安全警示标志。
    • 人员分工:安排裁判、计时员、安全员。
  2. 比赛流程

    • 预赛:分组进行飞行测试,筛选出优秀选手。
    • 决赛:根据规则执行任务,裁判记录成绩。
    • 突发情况:如无人机失控,立即启动应急预案。
  3. 评分与排名

    • 任务完成度:根据任务目标得分。
    • 时间效率:完成时间越短得分越高。
    • 稳定性:飞行轨迹平滑、无碰撞。

安全与应急

  1. 安全规范

    • 禁飞区:避开机场、人群密集区。
    • 天气限制:避免强风、暴雨、雷电天气。
    • 设备检查:每次飞行前检查螺旋桨、电机、电池。
  2. 应急措施

    • 失控保护:启用失控返回或降落功能。
    • 备用电源:携带额外电池,防止电量耗尽。
    • 通讯备份:使用对讲机或卫星电话保持联系。

后续优化

  1. 数据分析

    • 分析比赛数据,优化飞行程序和参数。
    • 收集裁判反馈,改进比赛规则。
  2. 技术迭代

    • 关注行业动态,引入新技术(如AI路径规划、更高效的飞控算法)。
    • 升级设备(如更高像素摄像头、更稳定的图传系统)。

资源推荐

  • 工具:ArduPilot、PX4、Mission Planner(飞控软件)、DJI Assistant 2(大疆设备管理)。
  • 论坛:DIY Drones、RC Groups、DJI开发者社区。
  • 赛事:World Drone Prix、Drone Racing League(DLR)、国内无人机竞赛(如全国青少年无人机大赛)。

通过以上步骤,团队可以系统化地完成无人机比赛的筹备、设计与执行,确保比赛安全、公平且富有挑战性。