第二届全国人工智能应用技术技能大赛河南省选拔赛无人机装调检修工（飞行器人工智能技术应用）竞赛样题

2021年全国行业职业技能竞赛——第二届全国人工智能应用技术技能大赛河南省选拔赛无人机装调检修工（飞行器人工智能技术应用）赛项实操样题第二届全国人工智能应用技术技能大赛河南省组委会技术组二〇二一年九月———一、重要说明1.比赛时间180分钟，120分钟后，选手可以弃赛，但不可提前离开赛位场地，需要在赛位指定位置，与比赛设备隔离。2.比赛共包括5个任务，总分100分，见表1。表1：任务配分表序号名称配分说明1任务1：飞行器智能部件测试102任务2：任务目标信息处理与调试203任务3：飞行器智能功能编写与联调154任务4：飞行器系统整体联调与测试255任务5：典型任务实地综合应用30合计1003.除表中有说明外，不限制各任务评判顺序、不限制任务中各项的先后顺序，选手在实际比赛过程中要根据赛题情况进行操作。4.比赛过程中，若发生危及设备或人身安全事故，立即停止比赛，将取消其参赛资格。5.比赛所需要的资料及软件都以电子版的形式保存在工位计算机里指定位置E:\ZL\。6.比赛场地分两部分，任务1到任务4在内场设备调校开发区比赛，任务5在外场实地综合验证区进行。7.请务必阅读各任务的重要提示。8.评判的节点在任务中有提示，需要裁判验收的各项任务，完成相应的任务后请示意裁判进行评判，各任务裁判只验收1次，请根据赛题说明，确认完成后再提请裁判验收。9.选手对比赛过程中需裁判确认部分，应当先举手示意，等待裁判人员前来处理。10.参赛选手在竞赛过程中，不得使用U盘。11.选手在竞赛过程中应该遵守相关的规章制度和安全守则，如有违反，则按照相关规定在竞赛的总成绩中扣除相应分值。12.选手在比赛开始前，认真对照工具清单检查工位设备，并确认后开始比赛；选手完成任务后的检具、仪表和部件，现场需统一收回再提供给其他选手使用。13.赛题中要求的备份和保存在电脑中的文件，需选手在计算机指定文件夹E:\2021AI4\中命名对应文件夹（例如1DS01,1为第一场次；DS01为赛位01号；各具体任务在其底下再建文件夹，1RW01，1为任务1,01为工位号）。赛题中所要求备份的文件请备份到对应到文件夹下，即使选手没有任何备份文件也要求建立文件夹。14.选手严禁携带任何通讯、存储设备及技术资料，如有发现将取消其竞赛资格。选手擅自离开本参赛队赛位或者与其他赛位的选手交流或者在赛场大声喧哗，严重影响赛场秩序，如有发生，将取消其参赛资格。15.选手必须认真填写各类文档，竞赛完成后所有文档按页码顺序一并上交。16.选手必须及时保存自己编写的程序及材料，防止意外断电及其它情况造成程序或资料的丢失。17.赛场提供的任何物品，不得带离赛场。

二、竞赛项目任务书某农业无人机公司承接一项特殊农业生产任务，需要对特殊区域的农田进行自主果实采集作业，将指定地块中的特定果实抓取、运输并收入采集点。农田中成熟果实位置和高度不确定，同时存在固定障碍等特殊地形。同时由于农田距离较远，需通过地面运载自动小车运载植农业人机进入作业场地，中途进行自主充电，最终由地面运载自动小车运载无人机返回原点。任务1：飞行器智能部件测试根据任务要求，使用相应软件，调用模块，完成雷达等环境感知传感器、视觉等目标识别传感器、距离传感器、作业装置等智能部件的功能测试。（一）使用相应软件，完成360°激光雷达功能测试，填写测试报告（附件一）；1.设置探测范围；2.使用给定测试板测试传感器距离探测功能；3.获取包含距离信息的SLAM图。将文件保存在工位计算机中指定位置(要求见重要说明第13条)\测试报告1。（二）编写测试程序，完成目标识别视觉模块功能测试，填写测试报告（附件二）1.摄像头分辨率设置；2.拍摄帧率设置；3.样张格式设置；4.拍摄8张测试照片；5.样张右下角需要有拍摄时间。将文件保存在工位计算机中指定位置(要求见重要说明第13条)\测试报告2。（三）仿地激光雷达功能测试，填写测试报告（附件三）测试准确度：使用激光仿地雷达，结合工位内设备与工具，测量小车甲板平面处的相对高度。简单描述测量方案，记录测量过程与测量结果。裁判使用卷尺进行实地测量，与选手的测量结果相比较后进行评判。将文件保存在工位计算机中指定位置(要求见重要说明第13条)\测试报告3。（四）作业装置功能测试，填写测试报告（附件四）1.测量最大张开口尺寸；2.测试作业装置的运行角度；3.使用作业装置夹持目标物品样本。完成任务1后，举手示意裁判进行评判！任务2：任务目标信息处理与调试根据大赛提供的样品，使用相应软件，通过编写相应的智能算法，完成任务目标信息采集、处理和识别；完成目标数据采集、清洗、标注以及数据集制作；完成模型训练、验证和部署实现目标识别。基于识别的结果完成系统反馈功能的调试。（一）编写程序，完成任务目标信息采集、处理和识别；1.对给定样品拍摄照片；2.对所拍照片进行数字化解析并定义名称；（二）编写程序，完成目标数据采集、清洗、标注以及数据集制作；1.读取照片的解析文件；2.对照片的解析文件进行数据清洗，得到目标数字文件；3.对目标数字文件进行标注，制作训练数据集和验证数据集；（三）完成模型训练、验证和部署，实现目标识别;1.编写训练程序，对训练集中的素材进行训练，形成训练结果文件；2.编写验证程序，针对训练结果文件使用验证集中的素材验证，得出验证结果；2.调用算法，将验证程序模块部署于无人机系统中；（四）调试并检验无人机系统中的图像反馈功能。编写程序，使摄像头识别到目标物后，触发声光反馈灯的对应颜色与声音。完成任务2后，举手示意裁判进行评判！任务3：飞行器智能功能编写与联调根据任务要求，结合智能部件及调用智能算法编写程序，完成无人机避障、自主路径规划、智能作业等功能编程，并进行单项功能仿真测试。（一）根据无人机避障要求，编写360°激光雷达传感器应用程序模块并验证。1.地面站避障程序设计，设定无人机遇到障碍且距离1m时停止航线，结合360°激光雷达避障传感器进行模拟运行验证；2.任务模式下，编写机载计算机程序，使无人机遇到障碍距离1m左右时停止航线，结合360°激光雷达避障传感器进行模拟运行验证。（二）根据无人机飞行任务的要求，编写飞行器自主飞行路径程序模块并验证。1.编写飞行器自主飞行路径程序，使无人机自主起飞，按照设定路线执行巡航路线飞行；2.巡航飞行过程中对目标物拍照并获取位置信息；3.巡航后在充电小车上降落，停留5秒后再次起飞；4.根据目标物的位置分布，自主生成最优飞行路线，完成抓取和分类投放；5.在仿真环境中运行验证。（三）根据果实采集作业要求，编写作业装置智能作业应用程序模块并验证。针对目标作物，通过编写机械爪动作的应用程序，实现目标物自主抓取，自主分类投放动作，进行模拟验证。完成任务3后，举手示意裁判进行评判！任务4：飞行器系统整体联调与测试根据任务要求，完成飞行器空地全系统功能测试联调，并通过仿真模拟验证：动态环境中包含感知探测、自主决策、自主避障、仿地飞行、精准降落等功能的给定自主作业任务。（一）动态环境中的感知探测功能验证编写主程序，调用图像验证程序模块，完成对目标物的感知探测，进行运行验证。（二）动态环境中的自主决策功能验证、编写主程序，调用飞行控制程序模块，依据目标物特征、目标物位置及收集点位置，自主规划飞行路线，进行运行验证。（三）动态环境中的自主避障功能验证编写主程序，调用360°激光雷达程序模块，探测障碍物位置，实施自主避障，进行运行验证。（四）动态环境中的仿地飞行功能验证编写主程序，设定飞行高度为2米，调用仿地雷达测量结果，实施仿地飞行，进行运行验证。（五）动态环境中的精准降落功能验证；1.按照农田情况图，编写小车应用程序，使小车从起点出发，在中间点（充电点）停留，在终点停留，最后返回起点，并进行验证。2.编写主程序，建立无人机与小车之间的通讯，并调用飞行控制程序模块，使巡航飞行结束后，无人机寻找小车并精准降落；5秒后再次起飞，执行采集任务，采集飞行结束后，无人机寻找小车并精准降落。在仿真环境中进行验证。3.完成飞行器空地全系统功能测试联调，并通过仿真模拟验证。完成任务4后，举手示意裁判进行评判！任务5：典型任务实地综合应用根据任务要求，在大赛设置的果实采集任务场景中，使智能飞行系统协调运行，综合应用任务规划、目标识别与环境建模、轨迹生成、自主避障、仿地飞行、精准降落、环境交互与作业等技术技能，完成动态环境中的感知探测、自主决策、自主作业、自主分析及管理等人工智能要素任务。根据任务4第（一）—（五）中任务完成情况，在飞行器人工智能技术应用外场实地综合验证区进行任务5对应任务的实地综合验证。注意：未完成任务4第（二）项，不能进行任务5的比赛；未完成任务4第（五）项，任务5小车的相关工作任务不能进行实地验证，只验证无人机单独的任务。在给定图1作业农田场景中，按照农田要求依次实现如下功能：1.实现无人机自主生成巡航航线，并执行巡航；2.实现无人机巡航过程中目标物识别和标记；3.实现无人机飞行过程中自主避障功能；4.实现无人机自动调节飞行高度仿地飞行功能；5.实现小车自动按设定路线行进；6.实现无人机飞行器自主充电功能，巡航结束后与地面运载自动小车联合模拟充电，自主起飞；7.实现无人机依据场地实际情况，自主规划飞行路线，对目标物8.实施采集与分类投放；9.实现在地面运载自动小车上自主降落，由其运送返回指定地点。图1作业农田场景特别注意：完成任务5后，举手示意裁判进行评判！裁判记录每架飞行器的总飞行时间、成功实现功能的条目、飞行航线投放位置等实测情况进行评分。在任务5执行前选手需检查并确认飞行器状态试飞后方可进行飞行操作。飞行过程中因为选手飞行器出现不安全因素，安全员直接接管飞行器控制权，出现坠机现象该任务为零分。

三、本项目提供的文档和资料(一)测试报告：附件一至四。(二)指定文件夹E:\ZL\下的电子文档。

附件一360°激光雷达传感器测试报告探测范围设置值：设置值截图：探测