全国人工智能应用技术技能大赛决赛-无人机装调检修工（飞行器人工智能技术应用）赛项竞赛平台主要设备技术标准

附件3

2020年全国行业职业技能竞赛

——全国人工智能应用技术技能大赛

无人机装调检修工（飞行器人工智能技术应用）赛项

竞赛平台主要设备技术标准

全国组委会技术工作委员会

二〇二〇年九月

1

2020年全国行业职业技能竞赛

——全国人工智能应用技术技能大赛

无人机装调检修工（飞行器人工智能技术应用）赛项

竞赛平台主要设备技术标准

一、技术平台简介

以人工智能应用技术推广与应用场景实际需求为设计依据，按

照人工智能深度赋能行业应用为理念，以智能飞行器为载体，通过

挂载传感、作业工具等装置，综合运用数字化信息采集、网络通

信、人工智能应用、多传感融合、智能感知识别、自主控制以及自

主决策等技术，将人工智能技术与飞行器结合，构成大赛技术平

台，满足完成比赛任务的各项性能要求。技术平台需具备作物信息

识别与提取、作业环境智能感知、作业路径智能规划、精准作业控

制、作业过程可溯可视化、自主避障、自主充电、断点续航等功

能，能实现自主探测、自主作业等任务。

二、技术平台结构图

技术平台总体包括：内场设备调校开发区（如图1所示）及外

场实地综合验证区（如图2所示）。

内场设备调校开发区布局图见图1，其中包含三大功能操作

区：智能程序设计区（软件开发平台）；智能设备调试区（飞行器、

机器小车）；智能功能验证区（智能传感器、颜色识别验证、障碍识

别验证等）。

2

图1飞行器人工智能技术应用功能验证区布局图

外场实地综合验证区布局示意图见图2：比赛场地

（20m*20m*6m）和若干小型外场验证区，满足如下：1）设置覆盖飞

行区域的4G/5G/WiFi网络环境；2）同时配置物理保护网和设置无

人机电子围栏；3）设置作物区域信息、作物样品（抓取物）；4）设

置作业环境起伏平台、障碍物。

图2场外实地综合验证区（智慧植保验证区）布局示意图

3

三、技术平台主要设备配置

飞行器人工智能赛项技术平台主要配置清单见表1。

表1飞行器人工智能赛项技术平台主要配置清单

序号设备名称数量单位备注

1六旋翼无人机1套

2地面运载自动小车1套

包含：全局曝光摄像头、双目

3机载传感器套件1套

避障传感器、仿地激光雷达等

4RTK定位套件1套

5机载作业工具包1套

6地面反馈系统1套

7编程调试计算机及软件2套

8无人机综合调试工作台1套

9安全飞行区配套装置1套

四、技术平台设备参数

1.六旋翼无人机

六旋翼无人机需满足如下基本要求：

1）轴距与三维尺寸：轴距≤800mm，三维尺寸（含旋翼）≤

1000mm*1000mm*600mm；

2）最大起飞重量：≤5kg；

3）动力电池：6S1P，10000mAh，标称电压22.8V，放电倍率

15C，放电电流250A；

4）续航时间：≥20min；

5）具有定点自主起降、手动/程序/自主飞行能力，可扩展感知

避障、搭载执行机构等功能。

六旋翼无人机在结构动力系统、飞行控制系统、通信传输系统

等模块上的具体的技术参数如表2所示。

4

表2六旋翼无人机主要技术参数

序号系统名称部件名称主要参数

轴距≤800mm

三维尺寸≤1000mm*1000mm*600mm（含旋翼）

碳塑复合桨，固化成型，13-15寸，正桨3对，反桨

螺旋桨

3对。

6S1P，10000mAh，标称电压22.8V，持续放电倍率

电池15C，持续放电电流250A，保障无人机持续工作时间

不少于20分钟。

结构动力

1电源模块输入电压7.4-25.2VDC，输出电压5V。

系统

电池电压报警，锂电池电压检测，单电池：0.5V-

测电器4.5V，总电压：0.5V-36V，报警电压范围可设定，蜂

鸣报警。

输出电流50A，瞬时电流70A，工作电压2S-6S(7.4-

电调25.2V)，进角（高/中），LED航行灯（开关），电机

转向（顺/逆）。

电机KV400，瓦形磁钢，NMB轴承。

（1）飞行控制系统

1）主处理器：STM32F4、STM32F7或STM32H7

2）协处理器：STM32F100

3）IMU配备MPU9250、BIM088或MPU6000惯性传感

器，内置IST磁力计和MS5611气压计

4）CAN协议接口2X2

5）UART协议接口5个，串口1用于大功率数传模

块，串口3用于GNSS或GNSS-RTK模块，包含两个用

户自定义接口和一个机载计算机调试串口

6）UbloxNEOM8NGPS，DWM1000动态超带宽室内定

位芯片

一体式内

（2）内置机载计算机

飞行控制置机载及

21）CPU：64位ARM，四核，主频不低于1GHz

系统5G模块飞

2）ROM：2GB64位LPDDR425.6GB/s

控

3）RAM：8GBeMMC5.1闪存+8GBSDA工业闪存

4）网络：10/100/1000M自适应

5）视频编码：≥2160p@30（H.264/H.25)

（3）内置5G模块

1）模组：RG500Q或MH5000

2）支持系统：Linux

3）工作模式：USB/UART

4）电源输入：5V，最大工作电流1.5A

5）支持频段：5GNR,4GLTE

6）卡槽类型：Nano-SIM

7）网络类型：全网通（移动/联通/电信）

5

（4）WI-FI模块

1）协议：支持802.11a/b/g/n，2.4-2.5GHz，4.9-

5.85GHz

2）灵敏度：

2.4GHzRx灵敏度：-75dBm/11nHT20MCS7，Tx功

率：21dBm

5GHzRx灵敏度：-74dBm/11nHT20MCS7，Tx功

率：16.5dBm

3）支持无缝漫游

（5）辅助设备

助降灯：

1）功率:≥1W

2）光照强度:不低于50流明

3）开启方式：自动开启/手动开启/图形化编程开启

4）模式:降落模式/航灯模式/寻机模式/对地照明模

式性能要求。

（6）开发环境

1）预置ROS机器人操作系统。

2）支持图形化/Python/C++编程。

3）Python编程系统支持航路点飞行、指点飞行、控

制PWM、串口收发/总线通讯等基础操作，支持直接

通Python、C++语言对高级功能进行开发和控制。

4）导航系统可配置具有多冗余IMU容错功能。

（7）技术规格

1）飞行模式：GPS(GPS模式)/APS（定高模式）/SPS

（SDK模式）

2）飞控功耗：≤30W

3）最大飞行速度：≥16m/s

4）悬停精度：RTK状态下水平控制误差≤0.1m，垂

直控制误差≤0.1m

5）工作环境温度：-40℃~+85℃

1.通信协议：2.4G、GP4IN1、915MHz/868MHz；

2.可调LED背光

3.霍尔摇杆

4.电源开关防误触

遥控器5.语音提醒，震动提醒

通信传输6.支持USB-C在线升级

3

系统7.工作电压：DC7~8.4V

8.显示器：IPS480×272，预留800×400触摸屏接

口，带模拟器模式，32通道。

1.通道数量：16通道

接收机2.重量：12.1g

3.工作频率：2.4GHz

6

4.工作电压：4~10V

5.控制距离：不小于1km

数传915数传

2.地面运载智能小车

地面自动小车顶部设有降落区域，可搭载和起降飞行器，安装

高亮度全色LED指示灯可与降落区的无人机上高亮度全色LED指示

灯协调闪烁模拟自动充电过程。系统搭载降落区域与标识，降落区

域面积：≥700mm*700mm；系统具有定位、通讯与移动功能，搭载

RTKGPS/BeiDou定位系统，预留UWB定位接口，搭载5G/WiFi通讯

模块，实现移动遥控，并满足车载全过程作业数据的回传满足比赛

评判及实时播放需求。

地面运载智能小车主要技术参数见表3。

表3地面运载智能小车主要技术参数

序号名称参数

1机械尺寸800*700*330≥L*W*H≥710mm*700mm*300mm

运动部件采用45号钢，精度在0.05mm以内有效保障装配精

2车体材质度。

3车体重量自重≤15Kg，负重10Kg

4减震机构平行独立悬挂机构

5驱动方式4组40W电机驱动，最大运行速1.5m/s

停机坪采用三段折叠设计，动力采用伺服电缸推进，降落时打

6伸缩甲板开。

自带电机驱动板、直流电机（带编码器）

1.额定输入电压：DC12V/24V

2.每路额定输出电流：≥3A

7电机驱动3.额定输出总功率：160W±0.1W（12V供电）

4.控制信号电压：3～5V

5.输出通道数：≥4通道

7

6.四路A/B编码器检测通道

7.电池电压检测

8.地磁接口

9.两路2*17I/O接口

10.无线通讯模块接口

11.扩展驱动接口

8驱动接口12.5V/5A输出接口

13.甲板检测接口

14.RGB灯接口

15.三路电机驱动接口

16.两路串口（一路用于Linux；一路用于RTK）

17.压力传感接口

18.两路扬声器输出接口

1.配置主控单元，并具有磁导航传感器、压力传感器、RGB全

彩指示灯、双声道语音播报等组件，可以提供精准定位、自动

航线运行、自动返航、智能方向控制等功能；

2.具有2.4GWiFi通信功能，可以与无人机、地面站进行WIFI

9主控系统通信；

3.MCU：性能与STC15W4K单片机相当

4.配置USB转串口模块

5.自适应以太网10/100M

配置2.4GWiFi通信模块/5G移动通信模块，5G模块满足：

1.网络类型：全网通（移动/联通/电信）

10通信模块2.频段支持：5GNR,4GLTE

3.卡槽类型：标准SIM卡（2FF）

4.无线传输速率：150Mbps

1.标称电压：12V

2.标称容量：≤20000mAh

11电池3.持续电流：≤6A

4.充电电压：12V~12.6V

5.充电电流：0.5~5A

3.挂载传感器套件

挂载传感器套件包括全局曝光FOV120视觉模块、双目避障传感

器、仿地激光雷达、RTK等模块。能够实现作物信息识别与提取、

作物样品目标识别判断、飞行区域内障碍识别、精准定位、信号地

面反馈等功能，主要技术参数如表4所示。

表4挂载传感器套件主要技术参数

序号名称参数

8

1.工作电流：5V/160mA

2.视场角：110°

3.快门类型：全局快门

全局曝光

4.帧率：120帧/秒

1FOV120视

5.自动曝光AEC：支持

觉模块

6.自动白平衡AEB：支持

7.工作温度：-20℃~70℃

8.成像距离：1cm~∞

1.推荐范围：0.4~6米

2.惯性量测单元：BoschBMI055

3.深度快门类型：全局快门，3μm×3μm像素大小

4.深度技术：主动IR立体

5.最小深度距离(Min-Z)：0.4米

6.最大范围：最大20米

双目避障7.深度视场(FOV)：86°×57°(±3°)

2

传感器8.深度输出分辨率：最高1280*720

9.深度帧率：最快90帧/秒

10.RGB传感器技术：全局快门

11.RGB传感器FOV(H×V)：86°*57°(±3°)RGB

12.传感器分辨率：最大1280*800

13.RGB帧速率：最大90帧/秒

14.接口：USB‑C3.1

1.工作电压：DC4.7-5.5V，最大工作电压6V

2.电流消耗：＜100mA连续操作

3.精度：±0.025米

仿地激光4.范围：0~40m激光发射器

3

雷达5.采集时间：小于0.02秒

6.重复率：1~500Hz可调

7.接口：I2C或PWM

8.模块尺寸:20mm*48mm*40mm

4.RTK定位套件

精确的位置信息变得越来越重要，能让无人机实现真正的无人

自动飞行等智能应用，本系统中搭载RTK定位套件，具体的参数如

表5所示。

表5RTK定位套件主要技术参数

序号名称参数

1.综合描述：

1RTK1）工作模式：点对点、点对多点（广播）

2）支持卫星类型：GPSL1/L2;GlonassG1/G2;BDS

9

B1/B2,Galileo

3）E1/E5B,QZSSL1/L2

4）RTK工作模式：多频联合定位

5）搜索通道：大于150通道

6）配置类型：免调试即插即用

7）RTK刷新率：≥10hz

8）RTK接收通道：72-ChannelU-BloxF9P-Kro(F9P+RTCM差分

流)

2.定位精度：

1）DGPS定位(3DFIX)：1.0MCEP;

2）差分定位浮动解（RTKFloat)：0.3MCEP

3）差分定位固定解（RTKFixed)：1CMCEP

3.MaxPPM:15Km

4.全模式速度精度：0.05m/s

5.启动时间：

1）RTK冷启动时间：15s

2）RTK热启动时间：2s

3）RTK重新捕获：1s

4）1PPS：RMS27ms

6.内置Flash

7.内置RTC电池支持快速启动，快速收敛

8.通讯协议：

1）载波相位差分数据输出：支持

2）载波相位差分数据输出类型：RAWX

3）动态收敛时间：≤10s

4）波特率：115200bps

5）输出协议：NMEA-0183\UBX\RTCM3.1

9.工作环境：

1）工作电流：5V/700mAMAX

2）工作温度：-10℃~+60℃

3）是否防水：是

4）防水等级：IPX57

10.接口及指示灯：

1）天线接口类型：内置高精度差分天线

2）指示灯：

PWR/Status:上电后亮起，搜星后闪烁，固定解常亮

GEO：快速闪烁指示卫星数量

3）连接器类型：SH1.04Pin端子

MicroUSB×1

IPEXRTK天线扩展×1

WIFI天线扩展×1

5.作业工具包

10

表6作业工具包主要技术参数

序号名称技术参数

1.材质：铝合金

2.关节部位全轴承

1对称爪3.配套数码舵机：20kg/cm

4.闭合状态尺寸：长度≥100mm

5.最大张开尺寸：≥140mm

6.地面反馈系统

表7地面反馈系统主要技术参数

序号名称参数

1.通讯模块：

1）发射功率:

LTE-TDD+23dBm(Powerclass3)/LTE-FDD+23dBm(Powerclass3)

GSM900+33dBm(PowerClass4)

DCS1800+30dBm(PowerClass1)

2）串口数：2

3）串口接口标准：TTL3.0V(可支持5V)

4）串口速率：1200-115200bps

5）工作电压范围：5.0V~36.0V

6）工作电流：150mA@12V

7）工作温度：-25℃~+85℃，5~95%RH（无凝露）

8）支持TCPClient/UDPClient/MQTT/HTTP、短信透传、域名解

析DNS、心跳数据包、自定义心跳包，保证连接有效性

2.颜色反馈模块：

1）通讯方式：RS485/RS232

地面反馈

12）输入电压：DC12V

系统

3）额定功率：9W

3.声音反馈模块

1）工作电压：DC5~24V

2）频率响应：800~15kHz

3）信噪比：优于82dB

4）输出功率：≥3W

4.航线反馈模块

1）距离传感器范围：0.02m~4m

2）频率：40kHz

3）测量角度：≥15°

4）灯光功率：≥1W

5.控制模块

1）控制器：AtmelAtmega328

2）外部输入电压（推荐）：DC7V~12V

3）Flash容量：32KB(4K用于bootloader)

11

4）SRAM静态存储容量：2KB

5）EEPROM存储容量：1KB

6）时钟频率：16MHz

6.具备飞行器以及无人车进行组网通讯功能

7.编程调试计算机及软件

表8编程调试计算机及软件主要技术参数

序号名称参数备注

1.处理器：不低于i5或兼容处理器，主频3GHz以上

2.内存：≥16G可采用

3.硬盘：可用磁盘空间（用于安装）不低于500G性能不

编程调试4.通讯接口：局域网，100M网速低于此

1

计算机5.操作系统：Windows10pro操作系统、安装有系统还配置的

原卡计算机

6.预装PDF阅读器、微软Office，Vscode、无人机系替代

统管理平台、地面站远程控制软件及解压缩软件。

1.处理器：不低于i5或兼容处理器，主频3GHz以上

2.内存：≥16G

3.硬盘：可用磁盘空间（用于安装）不低于200G

便携式变

4.通讯接口：局域网，100M

2成调试计

5.操作系统：Windows10pro操作系统、安装有系统还

算机

原卡。预装PDF阅读器，微软Office，Vscode、无人

机系统内数据管理平台、地面站远程控制软件、解压

缩软件

1.操作系统：Windows10x64

2.消息格式：json

3.编码格式：utf-8

4.可实时采集飞行数据

5.可实时监测飞行任务

无人机系

6.服务器云端备份和保存

3统数据管

7.服务器云端传输和共享

理平台

8.飞行轨迹回放