Prometheus 600（P600）是一款准行業級無人機研發平台，適用於無人機行業應用開發與室外環境下的無人機算法驗證。P600作為Prometheus自主無人機開源項目在無人機應用領域的拓展型號，選擇了以長續航著稱的PX4開源無人機DP1000作為主體，搭載適配ROS機載系統Prometheus V1.0-stable的機載計算機；在擁有比肩行業級無人機穩定性與續航能力的同時，仍然具備基於PX4/ROS的二次開發潛力。P600可輕易地搭載雲台吊艙、雷射雷達與圖數傳一體組網鏈路等掛載設備，實現基於視覺的目標識別、框選追蹤、雷射雷達避障、室外指點飛行等功能，和超視距多機組網+圖數傳通信的能力；相關功能的Demo與原始碼均發布在Prometheus開源項目中。此外，P600的三層拓展空間也支持RTK、全相視覺模塊、遠距離圖傳等第三方設備；可通過科迪威動力開源的飛控固件與電路結構圖，定製服務不同方向的准行業級無人機。

今天我們來講一講P600室外無人機亮點功能之一「吊艙框選跟蹤」。該平台配置USB接口的Q10F十倍變焦單光吊艙，並開發了其專用ROS驅動；通過機載系統中內置的KCF框選追蹤算法，基於圖像視覺實現對特定目標（人/車/其他無人機等…）的框選、追蹤與跟隨。下面將分別從原理說明和實機操作兩方面進行描述。

一、原理說明

1、KCF原理

KCF（Kernelized Correlation Filters）是一種鑑別式追蹤方法，這類方法一般都是在追蹤過程中訓練一個目標檢測器，使用目標檢測器去檢測下一幀預測位置是否是目標，然後再使用新檢測結果去更新訓練集進而更新目標檢測器。而在訓練目標檢測器時一般選取目標區域為正樣本，目標的周圍區域為負樣本，當然越靠近目標的區域為正樣本的可能性越大。KCF相對於其他的tracking-by-detection方法速度得到了極大的提升，效果也相對較好。

KCF算法流程圖

2、節點圖

吊艙跟蹤節點圖如下圖所示：

3、跟蹤控制原理與主要消息流

控制說明：tracker_ros節點訂閱來自吊艙的圖像話題，得到xy偏移量和原本框大小和實際框大小，都在position_diff話題裡面。xy的偏移量在serial_node節點由PID得到吊艙偏航橫滾的控制量並通過串口二發給吊艙。原本框大小和實際框大小在target_tarcking節點由PID得到無人機x方向的期望速度。

吊艙控制

俯仰角控制：PID控制（誤差來自檢測框與相機圖像中心點上下偏離的距離）偏航角控制：PID控制（誤差來自檢測框與相機圖像中心點左右偏離的距離）吊艙俯仰角和偏航角的PID代碼如下：

無人機跟蹤控制

無人機偏航是讀取吊艙偏航，並和吊艙偏航保持一致。X方向速度控制：PID控制（誤差來自當前檢測框的大小和最初手動框選大小的差）X方向速度的PID控制代碼如下：

二、實機操作

室外測試需要使用NoMachine連接TX2的遠程桌面，同時在TX2上框選要跟蹤的目標在完成初步測試之後，讓飛手在自穩模式或定點模式下試飛飛機，飛機正常則返回地面繼續下面步驟啟動

fly_track_outdoor.sh

文件

/home/amov/track_ws/src/px4_command/sh/sh_for_P200/fly_tracking_outdoor.sh

觀察各個終端，確保都沒有錯誤在倒數第三個終端窗口輸入0選擇PID，輸入1選擇GO ON

在倒數第二個終端窗口輸入1選擇go on，輸入777選擇track

飛手嘗試切換offboard模式，能切換成功則在position模式下飛到一定高度。框選目標觀測速度數據是否正常，正常則繼續框選目標：

飛手切offboard模式飛機開始跟蹤，並注意意外情況下控制飛機切到自穩或者定點模式。