2021年廣西職業(yè)院校技能大賽高職組《無人機應(yīng)用技術(shù)》賽項競賽任務(wù)書

2021年廣西職業(yè)院校技能大賽高職組

《無人機應(yīng)用技術(shù)》賽項競賽任務(wù)書

一、選手須知

1．任務(wù)書如果出現(xiàn)缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判示意，進

行任務(wù)書的更換。

2．競賽內(nèi)容包括系統(tǒng)安裝、布線與接線、程序設(shè)計、測試、分析、

設(shè)計、答題、焊接和提交成果。競賽時間共3.5小時，參賽隊?wèi)?yīng)在規(guī)定的

時間內(nèi)完成任務(wù)書規(guī)定內(nèi)容。參賽選手在競賽過程中根據(jù)任務(wù)書要求，將

各系統(tǒng)的運行記錄或程序文件存儲到指定的計算機的盤目錄下，未存儲到

指定位置的運行記錄或程序文件不予給分。

3．參賽選手提交的試卷不得寫上姓名或與身份有關(guān)的信息，否則成

績無效。

4．參賽選手認定競賽設(shè)備的器件有故障可提出更換，器件經(jīng)現(xiàn)場裁

判測定完好屬參賽選手誤判時，每次扣該參賽隊3分。

5．競賽過程中，參賽選手要遵守操作規(guī)程，確保人身及設(shè)備安全，

并接受裁判員的監(jiān)督和警示。競賽過程中由于參賽選手人為原因造成的器

件損壞，不予更換。競賽過程中由于參賽選手人為原因造成貴重器件損壞，

停止該隊比賽，競賽成績作為零分。

6．在競賽過程中，參賽選手如有舞弊、不服從裁判判決、擾亂賽場

秩序等行為，裁判按照規(guī)定扣減相應(yīng)分數(shù)。情節(jié)嚴重的取消競賽資格，競

賽成績記為零分。

7．競賽結(jié)束時，參賽選手要清潔工位。

1

二、競賽設(shè)備描述

組裝與調(diào)試及飛行駕駛技術(shù)競賽所用設(shè)備為可折疊四軸“550”多旋

翼無人機，該設(shè)備由“550”機架、無刷電動機、螺旋槳、電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

器、分電板、電池、飛控裝置、GPS模塊、超聲波避障模塊、攝像頭、圖

像傳輸發(fā)射器、遙控發(fā)射機、遙控接收器等組成。

1.可折疊四軸“550”多旋翼無人機機架（如圖所示）

機架主要由機身組件、懸臂碳管、電機安裝架、折疊部件等組成，是

無人機其他結(jié)構(gòu)和部件的基礎(chǔ)，起承載作用。

基本參數(shù)如下：

電機座對角軸距約550mm

平角軸距約395mm,最大支持15寸槳

中心板規(guī)格150*150mm,中心板中間高度約37mm

下掛擴展板,高度45mm,寬度45mm

2

腳架采用直徑16mm碳管,高度260mm,腳架橫桿330mm

2.動力系統(tǒng)

動力系統(tǒng)主要由電池、電動機、電調(diào)、螺旋槳組成，推薦配置為：

4208380kv電機（防水）

1338碳纖維正反槳

好盈鉑金30A/好盈樂天40A電調(diào)

4s14.8v5200mahLiPo電池

3.飛控系統(tǒng)

飛控系統(tǒng)采用采用PIXHAWK2.4.5作為飛行控制器，它是開源飛控的

硬件廠商3DR最新推出的最新一代飛控系統(tǒng)，采用了目前最新標(biāo)準的32

位ARM處理器，所有硬件都是公開的，所有的總線和外設(shè)都可以引出，

不但以后可以兼容其他外設(shè)，而且對于有開發(fā)能力的用戶提供了方便。

PIXBAWK是一個雙處理器的飛行控制器，一個擅長于強大運算的32bit

核心168Mhz/256KBRAM/2MBFlash處理器，還有一個主要定位于工

業(yè)用途的協(xié)處理器32bitSTMS27103，它的特點就是安全穩(wěn)定。所以就

算主處理器死機了，還有一個協(xié)處理器來保障安全。

（1）特性

核心MCU性能:168MHz/252MIPSCortex-M4F

輸出能力:14PWM/舵機輸出(其中8個帶有失效保護功能，可人工設(shè)

定。6個可用于輸入，全部支持高壓舵機);

大量外設(shè)接口(UART，12C，CAN);

可以使用飛行中備份系統(tǒng)，可設(shè)置。可存儲飛行狀態(tài)等數(shù)據(jù);多余度

供電系統(tǒng)，可實現(xiàn)不間斷供電;

外置安全開關(guān);

全色LED智能指示燈;

3

大音量智能聲音指示器;

集成microSD卡控制器，可以進行高速數(shù)據(jù)記錄。

（2）MCU

32bit，STM32F427，CortexM4核心，帶有浮點運算器

168MHz。

256KBRAM2MBFlash。

32bit,STM32F103失效保護控制器。

（3）傳感器

ST公司小型L3GD20H16bit它螺芯片;

ST公司小型LSM303D14bi速度/磁場芯片;

MEAS公司MS5611氣壓芯片

（4）通信

5xUART（串口)，1個帶有高驅(qū)動能力，2個帶有流控制功能;

2xCAN,1個帶有內(nèi)置3.3V轉(zhuǎn)換器，另一個需要外置轉(zhuǎn)換器;

支持SpektrumDSM/DSM2/DSM-XR輸入;

支持FutabaS.BUS輸入;

支持PPM信號輸入:

支持RSSI(PWM信號)輸入;

I2C;

SPI:

3.3and6.6VADC電壓信號輸入;

內(nèi)置microUSB接口，并可擴展外部microUSB接口。

（5）電源

失效后自動二極管控制(不間斷供電）;

支持最大10V舵機電源和最大10A功耗;

4

所有外設(shè)輸出帶有功率保護;

所有輸入帶有靜電保護。

（6）擴展

數(shù)字空速傳感器,PIXHawk支持MS4525DO數(shù)字差壓傳感器作為空速

傳感器。

外部USB擴展接口（可安裝在設(shè)備外殼)

外置全色彩LED

I2C分線器

4.遙控發(fā)射機及遙控接收器

競賽指定套材的配套遙控器為泉州云卓科技有限公司出品的

SKYDROID-T10，集成數(shù)字視頻傳輸功能，內(nèi)部集成數(shù)傳電臺可用安卓APP

設(shè)置參數(shù)。

參數(shù)如下：

型號T10通道數(shù)10

工作電壓4.2V工作電流100mA

頻段2.400-2.483GHz跳頻全新FHSS跳頻

升級APP在線升級重量525g

尺寸160*150*50毫米電池18650電池*2（需另購）

續(xù)航時間25小時充電接口MICRO-USB

應(yīng)用：直升機、固定翼、多旋翼、車、船

接收機參數(shù)

型號R10通道10

工作電壓4.5-5.5V工作電流100mA

尺寸50*31*12mm重量17g

5

MINI攝像頭

型號MINIDCAM尺寸30x29x26mm

工作電流180mA重量15.6g

三、競賽任務(wù)模塊

任務(wù)一：無人機理論知識測試（100分）

（一）任務(wù)目標(biāo)

1.無人機組裝和操作人員對無人機相關(guān)的科學(xué)技術(shù)知識必須有充分

的了解和掌握，同時對我國空中管制的法律法規(guī)及低小慢飛行物的管理制

度有充分的認知和了解，樹立良好的職業(yè)道德和職業(yè)素養(yǎng)，在使用無人機

進行應(yīng)用或者產(chǎn)生社會價值的同時充分保障無人機飛行安全，避免事故的

發(fā)生，或在意外發(fā)生時盡可能降低對人員和財產(chǎn)造成的損失，并避免對國

家安全造成影響。

2.該項任務(wù)旨在考查選手對飛行原理、空氣動力學(xué)、無人機設(shè)備及應(yīng)

用知識及無人機法律法規(guī)的理解和掌握程度，期以此提高選手對無人機本

身涉及到的科學(xué)知識及使用無人機時涉及到國家法律法規(guī)的認識和了解。

（二）理論知識測試方式

1.本項任務(wù)以計算機無紙化形式測試，由計算機自動判卷打分。

2.每組參賽隊兩名參賽隊員分別獨自進行測試，相互之間不能進行交

流討論。

3.測試前全體參賽隊員進行機位號的抽簽，在自己抽到的機位號上進

行測試。

4.每名參賽隊員憑賽前分發(fā)的賬號和密碼登錄到考試系統(tǒng)，在計算機

6

上答題，答題結(jié)果由考試系統(tǒng)自動評分獲得本項任務(wù)的成績。

5.測試完成并提交試卷后舉手示意裁判，經(jīng)裁判同意后方可離開賽場。

（三）理論知識測試用時及計分方法

1.本項任務(wù)測試時間為60分鐘，測試時間到必須馬上停止答題并提

交試卷，不得在賽場停留。

2.本項任務(wù)的測試題目數(shù)量為100題，答對一題計一分，答錯不得分。

（四）理論知識測試內(nèi)容范圍

1．無人機飛行管理法規(guī)。

2．飛行原理。

3．飛行器結(jié)構(gòu)及組成。

4．導(dǎo)航知識。

5．航空氣象知識。

6．無人機操控職業(yè)素養(yǎng)。

詳見附件題庫

（注：根據(jù)賽項要求，比賽所用的題庫與此處披露的題庫之間會有不

大于20%的差異）

任務(wù)二：無人機裝配與調(diào)試（100分）

（一）任務(wù)目標(biāo)

裝配任務(wù)旨在考查選手能否根據(jù)規(guī)定的技術(shù)要求，利用機械連接、焊

接和膠結(jié)等工藝，將零件和部件結(jié)合成完成品，裝配的方法是否科學(xué)，工

藝是否合理，無人機的氣動性能、強度是否可靠。

調(diào)試任務(wù)旨在考查選手對Pixhawk飛行控制器的熟悉程度，引導(dǎo)選手

學(xué)習(xí)和了解Pixhawk飛行控制器及其背后的科學(xué)原理和相關(guān)調(diào)試技術(shù)，并

7

為有志于向無人航空載具有關(guān)的應(yīng)用及開發(fā)領(lǐng)域發(fā)展的選手提供發(fā)展的

機遇和發(fā)展的方向。

（二）4軸旋翼機的裝配

1.安裝腳架

2.裝配鋁合金折疊件

3.焊接無刷電機香蕉頭，固定無刷電機

8

4.安裝鋁合金折疊件、尼龍管夾、碳管與電機座，焊接好分電板，把

4路電調(diào)電源輸入端接好。

5.安裝中心板與云臺板

9

6.固定飛行控制器Pixhawk與接收機、GPS與攝像頭、超聲波測距

模塊

7.連接信號線

（三）飛行控制器Pixhawk的調(diào)試（完成飛控調(diào)試之前不能安裝螺旋

槳?。?/p>

1.選擇正確的通訊端口和波特率，連接飛控

10

2.選擇正確的機架類型

3.加速度計校準

正確完成校準加速度計和校準水平。

11

4.指南針校準

外置指南針和內(nèi)置指南針都使用，并以內(nèi)置指南針為主指南針。

5.遙控器校準

6.電調(diào)校準

必須確定螺旋槳沒有安裝在電機上才能進行電調(diào)的校準。

12

7.飛行模式設(shè)置

設(shè)置自穩(wěn)、定高、返航三種飛行模式，并可以在遙控器上進行切換。

8.故障保護設(shè)置

設(shè)置遙控信號丟失時返航

13

9.參數(shù)的調(diào)整

在參數(shù)表里對關(guān)鍵的幾個參數(shù)進行調(diào)整，包括：

1）MOT_SPIN_ARMED2）GND_ALT_OFFSET3）FENCE_ENABLE

4）FENCE_ALT_MAX5）FENCE_ACTI

（四）比賽方式

每個參賽隊派2名隊員進場參賽，比賽期間各隊指導(dǎo)教師不能進入賽

場。

1.在組裝場地把主辦方提供的無人機DIY套件組裝完成并完成遙控

器的設(shè)置及飛控的調(diào)參。

2.組裝及調(diào)參完成后在指定的場地進行無人機的飛行調(diào)試。

（五）用時及計分方法

本項任務(wù)比賽時間90分鐘，以組裝調(diào)試完成時間為計分依據(jù)，耗時

越少分數(shù)越高，但不得超過90分鐘。

任務(wù)三：無人機飛行操控技術(shù)測試（100分）

（一）飛行操控測試無人機技術(shù)要求

14

1.必須使用在第二模塊本隊組裝調(diào)試好的DIY無人機，不能使用自備

的飛機；

2.飛控：統(tǒng)一采用PIXHAWK飛控;

3.飛行器機型：DIY電動4軸旋翼機，雙葉槳，軸距≤550mm；

4.飛行器重量：起飛重量不超過4kg；

5.電池：不超過4S、5300mAh；

6.遙控器：遙控頻段2.4GHz；

7.輔助處理器：飛控及遙控器上不得配置記錄并回放搖桿操控動作的

功能；

8.不能使用GPS、超聲波等輔助傳感器，不能使用定點、定高模式，

只能使用手動或自穩(wěn)模式飛行。

（二）飛行操控測試時間

每隊選手比賽時間5分鐘（包含準備、起飛與安全降落時間）。選手

需戴上安全帽方可進場，裁判示意選手進場時便開始計時。（安全帽由承

辦校提供）

（三）飛行操控測試任務(wù)描述

1.賽場路線

賽場路線為兩個直徑12米的圓，沿路線設(shè)有9個內(nèi)徑2米、圓心離

地2米的圓環(huán)形障礙門。