2020年全国大学生电子设计竞赛（TI杯）的无人机赛题是 D题——绕障飞行器，侧重考察无人机的自主飞行与控制能力、环境感知与障碍物识别以及路径规划。
下面是该赛题的一些核心要求和常见解决方案：
> 请注意：以下信息基于2020年的公开资料整理。随着技术进步，更新的无人机平台和技术方案可能已经出现。
赛题核心任务与要求
D题《绕障飞行器》的主要任务，是让无人机在指定区域内自主完成起飞、巡航、识别并绕飞杆塔、最终精准降落的一系列动作。其关键要求可概括为下表：
| 任务环节 | 核心要求 |
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| 起飞与巡航 | 从起飞点垂直起飞至150cm±10cm高度。 |
| 杆塔识别与响应 | 发现杆塔需声光提示，并根据杆塔颜色（红/绿）确定绕飞方向（顺/逆时针）。 |
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| 绕障飞行 | 以杆塔为中心，在50±10cm距离上绕飞至少一周。 |
| 降落 | 在所有杆塔被识别并绕飞后，自主寻找并降落在指定区域。 |
| 流程约束 | 整个飞行过程需一次连续完成，不得超过5分钟，且期间不得人为干预。 |
主要技术与实现方案
要实现上述任务，通常会涉及以下几个关键的技术模块：
1. 飞行控制器与主控芯片
飞控选择：多数队伍会选择成熟的开源飞控（如匿名的"无名飞控"）进行二次开发，以提高效率和可靠性。
主控芯片：常选用性能强大的STM32系列单片机，例如STM32F407，因其具有Cortex-M4内核和FPU（浮点浮点运算单元），能较好满足姿态解算、传感器数据处理等任务的实时性要求。
2. 自主飞行启动
赛题要求无人机具备无遥控器的自主飞行能力。
一种典型的实现方式是：通过杜邦线短接某个PWM输入口（如PWM8）使其持续收到低电平信号，以此作为触发自动飞行模式的开关。
3. 杆塔识别与定位
这是赛题的核心难点，通常采用机器视觉方案：
视觉模块：使用OpenMV或类似的可编程摄像头。
识别方法：通过图像识别算法识别杆塔的颜色和位置。在实际飞行中，常结合光流传感器（用于探测水平位移）和激光/超声波测距模块（用于测量高度和对杆塔的距离）来辅助定位和保持距离。
4. 飞行控制算法
核心算法：PID控制算法，尤其是串级串级PID，被广泛用于控制无人机的姿态、高度和位置。
关键任务实现：在绕飞杆塔时，需要通过传感器反馈实时计算出环绕路径，并精确控制电机转速以实现平滑的圆周运动。
5. 系统设计与优化
实时操作系统：部分复杂系统会选用像RT-Thread这样的嵌入式实时操作系统，以更方便地管理和调度多个任务（如传感器数据采集、图像处理、飞行控制等）。
安全保障：程序中通常会加入倾角保护等机制，并在调试时为无人机系上安全绳，以防意外。
备赛与实践建议
若你也在为类似的电赛做准备，可以参考以下经验：
打好基础：深刻理解PID控制原理和姿态解算知识是关键。
善用资源：积极查阅往届赛题的技术报告、开源飞控的文档和社区讨论，这些都是宝贵的学习材料。
重视稳定性：飞机的稳定悬停是所有高级功能的基础。在备战时，宁可进度稍慢，也要把基础打牢，有条件的话甚至可以准备一架备用机。
模块化开发与测试：将整个任务分解为起飞、悬停、识别、绕圈、降落等多个独立模块，逐一调试成功后再进行联调。
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关注规则细节：务必仔细阅读当年的赛题说明，特别注意诸如桨叶必须加装全包围防护罩等强制性安全规定，以免失去测试资格。
参赛注意事项
回顾2020年的比赛，以下是几个需要特别留意的方面：
禁用无线遥控：这一点是硬性规定，考验的是无人机的完全自主能力。
明确允许的协助：根据规则，在起飞前，允许手动将飞机放置在起飞点，也可能允许通过手动按键触发启动，之后便不能再进行任何人工干预。务必根据最新规则确认这些细节。
充分的赛前演练：在模拟赛场环境中进行多次完整的流程测试，以优化程序的稳定性和应对突发情况的鲁棒性。
2020年电赛的无人机题目不仅要求参赛者有扎实的硬件和编程功底，更强调其在有限传感条件下，通过巧妙的多传感器融合与算法设计，解决实际问题的创新能力。
如果你正在准备类似的比赛，不妨分享一下你最关心的是哪个技术环节，比如是视觉识别，还是飞行控制的稳定性？也许我能提供更具针对性的信息。
