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lijx10/uwb-localization
飞控/无人机
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🧩 软硬件结合
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项目简介
Accurate 3D Localization for MAV Swarms by UWB and IMU Fusion. ICCA 2018
这是一个基于超宽带（UWB）与惯性测量单元（IMU）融合的微型飞行器（MAV）集群三维精确定位开源项目，由新加坡国立大学团队在ICCA 2018会议上发表。项目核心解决的是传统GPS在室内或密集城市环境中信号弱、精度低的问题，为无人机集群提供厘米级实时定位能力。
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项目特点
**UWB+IMU融合定位**：利用超宽带测距数据与惯性测量单元数据进行紧耦合融合，实现高精度三维定位
**支持无人机集群**：专为多架微型飞行器同时定位设计，支持集群协同飞行
**厘米级精度**：在室内环境下定位精度可达10-20厘米，远优于传统GPS
**实时性能**：算法经过优化，可在嵌入式平台上实时运行，满足飞行控制需求
**完整开源**：包含硬件原理图、PCB文件、固件源码、上位机软件和实验数据
**学术验证**：基于ICCA 2018会议论文，有完整的理论推导和实验验证
技术规格
| 定位技术 | UWB (Decawave DWM1000) + IMU (MPU9250) |
|---|---|
| 定位精度 | 10-20 cm (室内静态)，30-50 cm (动态飞行) |
| 定位频率 | 10-50 Hz (可配置) |
| 最大节点数 | 理论无限制，实测支持4-8架无人机 |
| 通信频段 | 3.5-6.5 GHz (UWB) |
| 通信距离 | 室内 30-50 m，室外 100-200 m |
| 功耗 | UWB模块约 200 mW，IMU约 10 mW |
| 尺寸 | 定位节点 30×40 mm |
| 重量 | 定位节点约 5 g |
| 工作电压 | 3.3V (逻辑)，5V (供电) |
| 处理器 | STM32F4系列 (推荐F405/F427) |
| 操作系统 | FreeRTOS / 裸机 |
项目资源
搜索资源
物料清单 (BOM)
| 物料名称 | 数量 | 参考价格 | 备注 |
|---|---|---|---|
| STM32F405RGT6 | 1 | — | 或F427，LQFP64封装 |
| DWM1000 | 1 | — | Decawave，含天线 |
| MPU9250 | 1 | — | 9轴惯性测量单元 |
| AMS1117-3.3 | 1 | — | 3.3V稳压 |
| 5V升压模块 | 1 | — | 可选，用于电池供电 |
| 2.54mm排针 | 若干 | — | 编程与调试接口 |
| UWB陶瓷天线 | 1 | — | 集成在DWM1000上 |
| 10uF/0.1uF | 若干 | — | 去耦电容 |
| 10k/1k | 若干 | — | 上拉/限流电阻 |
| 双面板 30×40mm | 1 | — | FR4，1.6mm厚 |
能力画像
**记忆与知识检索**：3/5 — 需要查阅UWB定位原理、IMU融合算法相关文献，但核心算法已封装在代码中
**动手与操作**：4/5 — 需要焊接SMD元件、组装无人机、调试硬件，对动手能力要求较高
**编程与算法**：4/5 — 涉及嵌入式C语言编程、Python数据处理、卡尔曼滤波算法理解
**设计与建模**：2/5 — 硬件设计已有参考，主要工作是修改和适配，不需要从零设计
**实验与调试**：5/5 — 需要大量实地测试，包括室内外定位实验、飞行测试、数据采集与分析
**协作与分享**：3/5 — 项目已有社区，但规模较小，适合个人或小团队独立完成
**学习与研究**：4/5 — 需要理解UWB测距原理、IMU惯性导航、多传感器融合等专业知识
**系统集成**：4/5 — 需要将定位模块集成到无人机飞控系统，涉及硬件接口、通信协议、实时系统
项目图库
所需技能
嵌入式C语言编程（STM32平台）
硬件焊接与调试（SMD元件）
基本电路设计（原理图与PCB）
惯性导航与卡尔曼滤波基础
UWB无线通信原理
Python数据处理与可视化
无人机飞控系统集成
串口通信与调试工具使用
版本控制（Git）
适用场景
室内无人机集群编队飞行
仓库/工厂内AGV自动导航
地下矿井/隧道人员定位
大型场馆内机器人定位
无人机灯光秀编队控制
室内搜救机器人协同定位
科研教学：多传感器融合定位实验
智能家居：室内人员/设备定位