本論文主旨為探討將Pixhawk(飛控電腦)與Nvidia Jetson TX2(機載計算機)整合後之應用，使用市售六軸機架作為飛行器，並以Pixhawk飛控電腦為主Nvidia Jetson TX2為輔，本文融合開發環境設定、飛控系統設定和機載計算機刷機、基礎軟件安裝、軟硬整合及實際試飛等項目。開發環境設定以套裝軟體QGroundControl為主，將講述設定之步驟並說明該如何設置一項任務。機載計算機端須先進行機載計算機的初始化，初始化後將會介紹本研究內機載計算機所安裝的軟體以及安裝方式，最後將兩者合而為一進行實際的飛行測試。此研究成果可以使原本無法進行大量運算或是深度學習的Pixhawk飛控電腦，藉由機載計算機進行大量運算及深度學習，讓運算處理於飛行過程中就完成而不是飛行載具於任務結束回到地面後將資料傳輸進入電腦再進行分析，有效降低時間成本，本研究是先於地面將物體影像訓練完畢後讓飛行載具出去執行任務時藉由影像辨識搜尋目標，搜尋到目標物後於目標物上方停旋並投擲物品至目標物，將來可以運用於無人機搜救或是無人機投放救災物使其大幅減少人力成本及傷亡。

The main purpose of this thesis is to discuss the application of integrating Pixhawk (flight control board) and Nvidia Jetson TX2 (airborne computer), By using a commercial hexarotor and a Pixhawk flight control board as the main control Nvidia Jetson TX2 as a supplement. This article includes integrates development environment settings, flight control system settings and onboard computer flashing, basic software installation, software and hardware integration, and flight tests. The development environment setting is mainly based on the package software QGroundControl, which will describe the setting steps and explain how to set up a mission. The onboard computer must be initialized first. After the initialization, the software installed on the onboard computer in this study and the installation method will be introduced. Finally, we will combine two hardware for flight test. This research result can make the Pixhawk flight control board, which cannot deal with number crunching and deep learning, use the onboard computer to perform a number crunching and deep learning, so that the calculation processing is completed during the flight instead of at the end of the mission, which effectively reduces the time cost. In this study, the image of the object is trained on the ground and the vehicle is sent out to perform the mission. By image identifying, the vehicle is able to search the target, it will hover on the target then throw a object to the target. In the future, it can be utilize for drone searching and rescuing or throwing disaster relief objects in order to reduce huge casualties and costs.

1 緒論1
1.1 研究動機. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 文獻回顧. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 研究方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.4 章節安排. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2 系統需求架構5
2.1 系統設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 系統架構. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3 硬體選用8
3.1 Pixhawk 飛控電腦. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.2 Nvidia Jetson TX2 機載電腦. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.3 J120 載板. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.4 GPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.5 數傳模組. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.6 六旋翼機. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.7 Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4 軟體安裝19
4.1 地面站. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.1.1 QGroundControl 安裝. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.1.2 VNC 安裝. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.2 TX2 刷機及軟體安裝. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.2.1 TX2 刷機. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.2.2 軟體安裝. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5 系統操作44
5.1 使用QGroundControl 對飛控電腦HKPilot32 進行校正及設定. . . . . . . . . . . 44
5.2 Jetson TX2 使用YOLOv3 設定及辨識. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
6 地面監控系統設定60
6.1 地面站遠端連線TX2 設定及監測. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
6.2 地面站監測及設定任務. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
7 任務規劃68
7.1 飛行路徑規劃. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
7.2 拍照及辨識. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
7.3 辨識後投擲. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
7.4 預期飛行. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
8 實際試飛驗證74
8.1 手控飛行. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
8.1.1 結果與討論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
8.2 定高模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
8.2.1 結果與討論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
8.3 任務模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
8.3.1 結果與討論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
8.4 辨識成果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
8.4.1 結果與討論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
8.5 目標投擲. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
8.5.1 結果與討論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
9 結論與未來展望85
附錄86
詳細辨識Python Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
test.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
參考文獻98
圖目錄
圖1.1 設計流程圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
圖2.1 設計圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
圖2.2 系統架構圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
圖2.3 六旋翼機馬達轉向. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
圖3.1 HKPilot32 飛控電腦外觀. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
圖3.2 Nvidia Jetson TX2 開發板外觀. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
圖3.3 J120 載板外觀. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
圖3.4 Holybro GPS Module 外觀. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
圖3.5 Holybro Telemtry Radio 外觀. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
圖3.6 六旋翼機上視圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
圖3.7 六旋翼機側視圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
圖3.8 Arduino UNO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
圖4.1 QGroundControl Download . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
圖4.2 QGroundControl install 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
圖4.3 QGroundControl install 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
圖4.4 QGroundControl install 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
圖4.5 QGroundControl install 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
圖4.6 QGroundControl install 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
圖4.7 QGroundControl install 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
圖4.8 QGroundControl install 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
圖4.9 QGroundControl install 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
圖4.10 QGroundControl install 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
圖4.11 QGroundControl install 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
圖4.12 VNC Viewer 下載介面. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
圖4.13 VNC Viewer download 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
圖4.14 VNC Viewer download 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
圖4.15 VNC Viewer download 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
圖4.16 VNC Viewer download 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
圖4.17 VNC Viewer download 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
圖4.18 VNC Viewer download 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
圖4.19 TX2 reinstall 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
圖4.20 TX2 reinstall 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
圖4.21 TX2 reinstall 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
圖4.22 TX2 reinstall 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
圖4.23 TX2 reinstall 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
圖4.24 TX2 reinstall 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
圖4.25 TX2 reinstall 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
圖4.26 TX2 reinstall 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
圖4.27 TX2 reinstall 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
圖4.28 TX2 reinstall 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
圖4.29 TX2 reinstall 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
圖4.30 TX2 reinstall 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
圖4.31 TX2 reinstall 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
圖4.32 TX2 reinstall 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
圖4.33 TX2 reinstall 15-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
圖4.34 TX2 reinstall 15-2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
圖4.35 TX2 reinstall 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
圖4.36 TX2 reinstall 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
圖4.37 TX2 reinstall 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
圖4.38 TX2 reinstall 19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
圖5.1 飛控電腦校正1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
圖5.2 飛控電腦校正2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
圖5.3 飛控電腦校正3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
圖5.4 飛控電腦校正4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
圖5.5 飛控電腦校正5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
圖5.6 飛控電腦校正6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
圖5.7 飛控電腦校正7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
圖5.8 飛控電腦校正8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
圖5.9 飛控電腦校正9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
圖5.10 飛控電腦校正10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
圖5.11 飛控電腦校正11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
圖5.12 飛控電腦校正12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
圖5.13 飛控電腦校正13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
圖5.14 飛控電腦校正14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
圖5.15 飛控電腦校正15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
圖5.16 飛控電腦校正16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
圖5.17 飛控電腦校正17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
圖5.18 飛控電腦校正18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
圖5.19 飛控電腦校正19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
圖5.20 飛控電腦校正20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
圖5.21 飛控電腦校正21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
圖5.22 飛控電腦校正22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
圖5.23 飛控電腦校正23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
圖5.24 飛控電腦校正24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
圖5.25 飛控電腦校正25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
圖5.26 J120 載板與飛控板連接方式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
圖5.27 Parameter search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
圖5.28 Parameter 參數設定1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
圖5.29 Parameter 參數設定2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
圖5.30 Parameter 參數設定3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
圖5.31 yolov3.cfg 修改. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
圖5.32 室內辨識成果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
圖6.1 TX2 IP 搜尋. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
圖6.2 VNC 地面端設置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
圖6.3 地面端連接至TX2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
圖6.4 地面站監控畫面. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
圖6.5 任務設定1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
圖6.6 任務設定2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
圖6.7 任務設定3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
圖6.8 任務設定4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
圖6.9 任務設定5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
圖7.1 飛行路徑高度. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
圖7.2 飛行路徑設定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
圖7.3 辨識照片. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
圖7.4 處理後照片. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
圖7.5 飛行流程圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
圖8.1 手控飛行. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
圖8.2 定高模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
圖8.3 任務模式1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
圖8.4 任務模式2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
圖8.5 原始相片. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
圖8.6 處理過後相片. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
圖8.7 辨識前後照片. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
圖8.8 投擲訊號. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
圖8.9 投擲物投擲. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
表目錄
表3.1 HKPilot32 飛控電腦簡介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
表3.2 TX2 機載電腦簡介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
表3.3 ZD850 機架規格. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

[1] M. E. Yanik, “system design document of sigma ai autonomous smart drone,” Master’s thesis, 2 2018, prepared for nvidia.
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[4] cubie. 使用python 的pyserial 模組進行序列通訊：連接電腦與arduino 和micropython.[Online].Available:https://swf.com.tw/?p=1188
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[10] A. D. Team. Nvidia tx2 as a companion computer. [Online]. Available: https://ardupilot.org/dev/docs/companioncomputernvidiatx2.html
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[15] J. K. Jung. Yolov3 on jetson tx2. [Online]. Available: https://jkjungavt.github.io/yolov3/
[16] Ardupilot. Nvidia tx2 as a companion computer. [Online]. Available: https://ardupilot.org/dev/docs/companioncomputernvidiatx2.html
[17] J. C. Redmon. yolov3.weight. [Online]. Available: https://pjreddie.com/media/files/yolov3.weights