YouLong AUV Control System

无人自主水下航行器（AUV）控制系统，基于 ROS 2 Jazzy 构建，面向 SAUVC 竞赛。

架构

系统栈（自底向上）

层	包	说明
仿真	stonefish_ros2 (C++)	Stonefish 1.6 水下物理仿真，无 GPU 模式
硬件管理	uv_hm	SIM：级联 PID + 推力分配 → 6 推进器；实机：hw_manager 占位
运动控制	uv_control	运动 API：SET / WMOVE / BMOVE / TRAVEL
感知	uv_perception	YOLO 目标检测 + 单目射线求交 3D 定位
导航	uv_nav	A* 路径规划 + 避障路径跟踪
任务	uv_task	JSON 竞赛任务顺序执行

工作区结构

双工作区分治，仿真与控制解耦：

YouLong_AUV_Control_System/
├── workspace_auv/        # AUV 控制栈（无仿真依赖）
│   └── src/
│       ├── uv_control/     # 运动控制
│       ├── uv_hm/          # 硬件管理
│       ├── uv_perception/  # 感知
│       ├── uv_nav/         # 导航
│       ├── uv_task/        # 任务执行
│       ├── uv_bringup/     # 启动文件
│       ├── uv_msgs/        # 自定义消息格式
│       └── zit6_interfaces/# ZIT6 协议定义
├── workspace_sim/        # 仿真覆盖层（依赖 workspace_auv）
│   └── src/
│       └── stonefish_ros2/ # Stonefish 仿真器
├── docs/          # 设计文档
└── datas/         # 模型权重、标定数据、参数

构建与运行

# AUV 控制栈
cd workspace_auv
colcon build --symlink-install && source install/setup.bash
ros2 launch uv_bringup real_bringup.py

# 仿真栈（需要先 source workspace_auv）
cd workspace_sim
colcon build && source install/setup.bash
ros2 launch uv_bringup sim_bringup.py

项目状态

⚠️ 本项目处于早期开发阶段。以下内容反映当前已知状态，不完整且可能过时。

✅ 已确认可用

• basic_motion 节点 — 运动控制核心逻辑已审查和修正（单位一致性、掩码系统清理），内部使用 Action Server 对外暴露接口

❓ 待审查/待完善

• sim_bridge (uv_hm) — 仿真桥接逻辑未审查
• hw_manager (uv_hm) — STM32 MCU 通信仅占位
• PID 控制参数 — 参数未调优
• thrust_mixer — 推力分配矩阵未验证
• vision (uv_perception) — YOLO 检测流程，4 通道双目 YOLO + sim/real 模式切换，已仿真验证
• position (uv_perception) — 多帧单目射线交会 3D 定位，已仿真验证
• astar / navigator (uv_nav) — 路径规划与避障未审查
• task_runner (uv_task) — 竞赛任务执行器未审查
• stonefish 场景和物理参数 — 仿真场景（underwater_xunyun.scn 等）未验证
• 坐标系单位一致性 — 除 basic_motion 外，其他节点的角度/坐标单位未审查
• 测试 — 无单元测试或集成测试

坐标系约定

• NED（北-东-地）。偏航 0° = 北，顺时针为正
• 角度内部存储单位：度；仅在与 ZIT6 协议交互的边界处转换弧度（set_map / _pos_cb）

依赖

• ROS 2 Jazzy
• Python 3
• Stonefish 1.6（仅仿真，https://github.com/patrykcieslak/stonefish）
• PyTorch + YOLOv8（仅感知）