Apollo-007/Auto_aim_HDUS

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Auto_aim_HDUS

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花椒步兵视觉开源方案 ReelSteel

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华东交通大学2024赛季3V3对抗赛视觉开源框架

本开源参考：沈阳航空航天TUP2022，深大2019，上交2021,湖大2023开源

新手导向：

• RM开源汇总：https://bbs.robomaster.com/forum.php?mod=forumdisplay&fid=63&filter=typeid&typeid=167

• RMhttps://docs.qq.com/sheet/DUFlaU0FHZk1QS0l1?tab=bb08j2

• 上海交龙战队博客：https://sjtu-robomaster-team.github.io/

• 君佬rm_vision视觉开源：https://github.com/rm-vision-archive

• 北极熊战队：https://flowus.cn/lihanchen/share/facb28a9-5d34-42a7-9bc8-630a182c3571

• 湖南跃鹿视觉教程：https://blog.csdn.net/NeoZng/article/details/126283713?spm=1001.2014.3001.5502

• Robomaster——关于视觉组，你想要了解的都在这里:https://blog.csdn.net/weixin_42754478/article/details/108159529#comments_29363840

1. 简介

1. 硬件选型：

• 工业相机：海康威视MV-CS016-10UC +搭配镜头：8mm焦距镜头
• 普通usb摄像头

2. 功能：

• 自瞄

3. 未完成：

• 能量机关
• 预测，反小陀螺

4. 部署需要调节参数：

   • 相机的曝光与增益,参数

   • 相机内参矩阵与外参矩阵XML路径更改

   • 相机坐标系到枪管坐标系水平(X,Y,Z)偏移量与旋转(Pitch,Yaw)偏移量

   • 传统视觉识别参数，如二值化阈值,灯条装甲板几何约束参数

   • USB虚拟串口设备名字

   • inference model 路径更改

   • 根据比赛场地调整曝光和增益，主要是曝光

   • 静止击打装甲板（调整bias_pitch和bias_yaw)，如果近低远高就减小摩擦系数抬高pitch

   • 取消所有调试窗口，在debug.h头文件

   • 调整开火策略，决定自瞄发射的速度。

   • 反小陀螺调参，主要调延迟时间，要是角速度非常不准就重新适当调整曝光和增益

5. 设计模式：

​ 生产者消费者模式

2. 环境配置

• ubuntu 22.04
• 海康相机库：https://www.hikrobotics.com/cn/machinevision/service/download?module=0（编译安装时给权限）
• gcc 11.4.0
• CMake 3.22.1
• OpenCV 4.4.0
• Fmt 编译安装(https://github.com/fmtlib/fmt)
• Glog 编译安装( https://github.com/google/glog/releases/tag/v0.5.0)
• Ceres ( http://ceres-solver.org/installation.html)
• Eigen (https://gitlab.com/libeigen/eigen/-/releases/3.4.0)或者直接sudo apt-get install libeigen3-dev

3.文件结构

.
├── AngleSolver          姿态解算        
│   ├── include
│   │   └── AngleSolver.h
│   ├── src
│   │   └── AngleSolver.cpp
│   └── XML
│       ├── out_camera_data1.xml
│       ├── out_camera_data_pre.xml
│       └── out_camera_data.xml
├── ArmorDetector        自瞄
│   ├── include
│   │   ├── armor.h
│   │   ├── detector.h
│   │   └── number_classifier.h
│   ├── model
│   │   ├── fc.onnx
│   │   ├── label.txt
│   │   └── mlp.onnx
│   └── src
│       ├── detector.cpp
│       └── number_classifier.cpp
├── CMakeLists.txt
├── data
│   └── README.md
├── debug.h              宏定义开关
├── docs
│   └── image.png
├── general
│   ├── general.cpp
│   └── general.h
├── HKCamera             相机
│   ├── include
│   │   ├── Camera.h
│   │   ├── CameraParams.h
│   │   ├── MvCameraControl.h
│   │   ├── MvErrorDefine.h
│   │   └── PixelType.h
│   ├── libs
│   │   └── linux
│   │       ├── libFormatConversion.so
│   │       ├── libMediaProcess.so
│   │       ├── libMvCameraControl.so
│   │       ├── libMVGigEVisionSDK.so
│   │       ├── libMVRender.so
│   │       └── libMvUsb3vTL.so
│   ├── src
│   │   └── Camera.cpp
│   └── XML
│       └── CameraParam.xml
├── main.cpp
├── README.md
├── SerialPort
│   ├── include
│   │   ├── CRC_Check.h
│   │   └── serialport.h
│   └── src
│       ├── CRC_Check.cpp
│       └── serialport.cpp
├── setup.sh
├── Thread
│   ├── thread.cpp
│   └── thread.h
├── ttyUSB.sh
└── WatchDDog.sh

4.通讯协议

Byte0	Byte1	Byte2	Byte3	Byte4	Byte5	Byte6	Byte7	Byte8	Byte9
0xA5	cmdID	CRC8_Check	pitch_data	pitch_data	pitch_data	pitch_data	yaw_data	yaw_data	yaw_data
Byte10	Byte11	Byte12	Byte13	Byte14	Byte15	Byte16	Byte17	Byte18	Byte19
yaw_data	dist_data	dist_data	dist_data	dist_data	flag1	flag2	flag3	flag4	flag5

• 0xA5 -帧头
• cmdID : 8 bit int - 命令模式（0 不处理，1 为红色自瞄，2 为蓝色自瞄， 3 4 5 6 7 8 为大小符）
• pitch_data : 32 bit float - 接收视觉解算出来的云台 pitch 值
• yaw_data : 32 bit float - 接收视觉解算出来的云台 yaw 值
• dist_data : 32 bit float - 接收视觉解算目标到相机的距离值
• flag1 : 8 bit int - 是否瞄准到中心（大小符用） / 哨兵模式 （stm32 -> PC）
• flag2 : 8 bit int - 是否找到目标（自瞄）/ 吊基地模式（stm32 -> PC）
• flag3 : 8 bit int - 是否识别到大小符
• flag4 : 8 bit int - 是否击打过大小符
• flag5 : 8 bit int - 装甲板是否贴脸（已弃用）

5.自启动

WatchDog.sh自启动脚本

#!/bin/bash 

sec=2 
cnt=0 
name=auto_aim_HDUS
program_name=HDUS
cd /home/wpj/RM_Vision_code_US/auto_aim_HDUS/build/
#make clean && 
make -j12

/home/wpj/RM_Vision_code_US/auto_aim_HDUS/build/HDUS
while [ 1 ] 
do 
    count=`ps -ef | grep $program_name | grep -v "grep" | wc -l`
    echo "Thread count: $count" 
    echo "Expection count: $cnt" 
    if [ $count -ge 1 ]; then 
        echo "The $name is still alive!" 
        sleep $sec 
    else  
        echo "Starting $name..." 
        gnome-terminal -- bash -c "cd /home/wpj/RM_Vision_code_US/auto_aim_HDUS/build/;
        ./$program_name;exec bash;" 
        echo "$name has started!"   
        ((cnt=cnt+1)) 
        sleep $sec 
        if [ $cnt -gt 9 ]; then 
            echo "Reboot!" 
            #reboot 
        fi 
    fi 
done

如何添加自启动脚本(或者将 watchDog.sh 添加到 ubuntu 系统的 StartUp Applications 中就可以实现开机自启动程序)：

1. 完善rc-local.service服务

vi /lib/systemd/system/rc-local.service 

在结尾添加：
[Install]
WantedBy=multi-user.target  
Alias=rc-local.service

2. 添加/etc/rc.local文件：

   sudo vim /etc/rc.local
       
   添加自己的脚本：
   sh you_dir/auto_start.sh
       

3. 给权限

   sudo chmod +x /etc/rc.local
   

6.总结与展望

• 反小陀螺
• 预测装甲板(敌方旋转与平移)EKF(扩展卡尔曼滤波)