无人机接口设计

以下是为无人机系统设计的 全功能接口协议文档，涵盖任务管理、飞行控制、媒体采集、云台控制及数据传输等核心模块，采用 RESTful API + WebSocket + SFTP 混合架构：

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无人机全功能控制接口协议

版本：4.0
通信架构：

graph TB
    A[Web前端] -- HTTPS --> B[API Server]
    B -- WebSocket --> C[无人机]
    C -- SFTP --> D[媒体存储]
    B -- MQTT --> E[地面站]

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1. 任务管理系统

1.1 巡航任务创建

• 接口：POST /api/v3/missions
• 参数：

  {
    "name": "电力巡检-2024",
    "waypoints": [
      {
        "id": 1,
        "lat": 31.2304,
        "lng": 121.4737,
        "alt": 120.0,
        "speed": 10.0,
        "actions": [
          {
            "type": "gimbal_rotate",
            "params": {"pitch": -30, "yaw": 45, "duration": 3}
          },
          {
            "type": "photo",
            "params": {"count": 3, "interval": 1}
          }
        ]
      }
    ],
    "advanced": {
      "rtl_altitude": 50.0,      // 返航高度
      "obstacle_avoidance": true // 避障开关
    }
  }
  

• 响应：

  {
    "mission_id": "MIS_20240520_001",
    "waypoint_count": 8,
    "estimated_duration": 325     // 秒
  }
  

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2. 飞行控制

2.1 任务下发与起飞

• 接口：POST /api/v3/flight/execute
• 参数：

  {
    "drone_id": "UAV_001",
    "mission_id": "MIS_20240520_001",
    "takeoff": {
      "altitude": 15.0,
      "auto_rotate_gimbal": true  // 起飞时云台自动归中
    }
  }
  

2.2 紧急控制指令

接口	功能	关键参数
POST /api/v3/flight/land	紧急降落	precision_mode: "vision"
POST /api/v3/flight/rtl	智能返航	avoid_obstacles: true
POST /api/v3/flight/hold	悬停	duration: 60 (秒)

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3. 云台控制系统

3.1 多模式控制

// 绝对角度控制
{
  "mode": "absolute",
  "yaw": 90.0,
  "pitch": -20.0,
  "speed": 30
}

// 速度控制模式
{
  "mode": "velocity",
  "yaw_speed": 10.0,  // 度/秒
  "pitch_speed": -5.0
}

3.2 高级功能

• 目标跟踪：

  {
    "tracking": {
      "target": "vehicle",
      "lock_position": {"lat": 31.2304, "lng": 121.4737},
      "smoothing": 0.8  // 跟踪平滑度
    }
  }
  

• 红外模式切换：

  {
    "ircut": "auto",  // auto/day/night
    "thermal_range": "high"  // 热成像范围
  }
  

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4. 媒体采集系统

4.1 媒体控制指令集

指令类型	接口路径	示例参数
单次拍照	POST /api/v3/media/capture	{"format": "raw+jpg"}
开始录像	POST /api/v3/media/record	{"resolution": "4K@30fps"}
定时拍摄	POST /api/v3/media/timelapse	{"interval": 5, "duration": 300}

4.2 媒体回传配置

{
  "transfer": {
    "mode": "realtime",  // realtime/postflight
    "compression": "h265",
    "qos": {
      "priority": "video",  // video/telemetry
      "bandwidth_limit": "5Mbps"
    }
  }
}

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5. 实时数据流

5.1 WebSocket 数据通道

通道类型	地址	数据示例
视频流	wss://api.example.com/video	H.264/H.265 编码流
遥测数据	wss://api.example.com/telemetry	json {"alt": 45.2, "battery": 78}
云台状态	wss://api.example.com/gimbal	json {"pitch": -12.3, "tracking": true}

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6. 错误码与状态机

6.1 核心错误码

错误码	含义	恢复方案
6001	云台校准失败	重启后手动校准
6002	存储空间不足	触发自动回传或更换存储卡
6003	通信链路中断	自动切换4G/无线电中继

6.2 飞行状态机

stateDiagram-v2
    [*] --> IDLE
    IDLE --> TAKEOFF: 起飞指令
    TAKEOFF --> MISSION: 到达目标高度
    MISSION --> HOLD: 暂停指令
    HOLD --> MISSION: 继续执行
    MISSION --> RTL: 任务完成/低电量
    RTL --> LANDING: 到达返航点
    LANDING --> IDLE: 着陆完成

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7. 安全与性能

7.1 安全限制

• 地理围栏：

  {
    "geofence": {
      "max_altitude": 150.0,
      "boundary": [
        {"lat": 31.2304, "lng": 121.4737},
        {"lat": 31.2400, "lng": 121.4900}
      ]
    }
  }
  

7.2 性能指标

项目	指标
指令响应延迟	<200ms (局域网)
视频流延迟	<500ms (1080P@30fps)
云台跟踪精度	±0.3° (静态目标)

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此文档支持以下 扩展功能：

• 任务模板保存/加载
• 多机协同控制
• 第三方系统集成（通过Webhook）
  如需完整技术方案书，请联系商务团队获取《智能无人机系统集成指南》。