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MicoVIO 视觉里程计用户手册

产品简介

MicoVIO 是微空科技研发设计并生产的一款融合摄像头、IMU 与 ToF 测距的单目视觉惯性里程计模组，可在无 GPS 或卫星信号受限的环境中，实时输出相对位置、速度和姿态，为无人机悬停、定点及自主导航提供可靠的状态信息。

模组采用高动态范围的全局快门图像传感器，搭配大光圈广角镜头与深度优化的视觉算法，具备强劲的环境适应性和卓越的暗光表现，可应对室内外剧烈光照变化、弱纹理及反光地面等复杂场景。在自旋或刷锅飞行中，也能保持可靠跟踪。

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MicoVIO 尺寸仅 29.5 × 29.5 × 15 mm，重量约 16 g，小巧紧凑但性能强劲，便于集成到不同尺寸的机架。串口输出 Mavlink 数据，连接飞控即可使用，支持ArduPilot、PX4 等开源飞控固件，可在无 GPS 环境下实现精准悬停与稳定飞行，带来媲美消费级航拍无人机的操控体验。

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产品参数

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定位与跟踪

  • 定位方式： 视觉惯性融合定位，结合摄像头和IMU，并集成ToF测距传感器提供高度信息
  • 输出数据： 相对位置、三轴速度、姿态、对地距离及定位质量信息
  • VIO 轨迹定位误差： 1%（典型值）¹
  • VIO更新频率： 典型 40 Hz，通常为 38～60 Hz，随场景纹理复杂度变化
  • VIO 跟踪速度： 离地高度 2 m 时，典型可跟踪速度可达 10 m/s；随工作高度、光照、纹理及运动状态变化
  • 最大 VIO 工作高度： 30 m，实际有效高度随场景的纹理、光照及地面反射特性变化
  • 最低初始化离地距离： 1 cm²
  • 最大工作倾角： 60°
  • 最大跟踪角速度：300°/s
  • 局部回环检测： 默认开启，通过图像重匹配提升悬停定点精度。不影响动态飞行性能
  • 启动速度： 约12秒，指从上电到开始输出数据的时间

视觉与测距

  • 镜头FOV： 对角视场角 120°
  • 环境照度要求： ＞1 lux，强劲暗光性能
  • ToF 测距范围： 0.02～12 m；室内或室外阴天最远 12 m，室外强光下最远约 8 m³
  • ToF 更新频率： 43Hz

通信接口与协议

  • 输出协议： MAVLink 2
  • 里程计报文： ODOMETRY（消息 ID：331）
  • 测距报文： DISTANCE_SENSOR（消息 ID：132）
  • 通信接口： 3.3 V LVTTL 串口
  • 波特率： 921600 8 位数据位、无校验、1 位停止位（8N1）
  • 连接器型号： GH1.25-4P

电气与尺寸

  • 供电电压： 5 V
  • 平均工作电流： 约 200 mA
  • 典型工作功耗： 约 1 W
  • 模组尺寸： 29.5 × 29.5 × 15 mm
  • 模组重量： 16g
  • 安装方式： 下视安装，按规定方向固定

MicoVIO尺寸规格_中文

参数说明

¹ 1%为典型轨迹定位误差，三维 ATE RMSE / 参考轨迹总长度，实际表现随环境及运动条件变化。

² 指允许初始化的离地距离，不代表该距离下 ToF 测距或定位精度得到保证。

³ 实际测距能力受环境光、目标反射率、入射角及安装条件影响。

产品特点

低成本与高性能兼得

VIO 视觉惯性里程计是实现无 GPS 稳定飞行的重要技术，已经广泛应用于高端消费级航拍无人机。但对于开源飞控社区、DIY 玩家及各类行业应用，视觉定位方案仍存在成本、体积、重量与集成难度等门槛。传统开源 VIO 方案往往依赖较高算力的机载电脑和复杂的传感器配置，难以兼顾小型化与低成本。

微空科技深耕多年传感器技术研发，通过持续优化视觉算法与软硬件协同设计，将完整的视觉定位能力集成于仅 29.5 × 29.5 × 15 mm、重约 16 g 的模组中。MicoVIO 以亲民的价格、小巧的体积和出色的性能，将使得更多无人机轻松获得无 GPS 环境下的悬停、定点与自主导航能力。

卓越的暗光表现与环境适应性

MicoVIO 采用了高成本的大靶面高动态全局快门图像传感器，具备出色的低照度工作能力，在仅有微弱照明的环境中仍能保持有效跟踪。同时针对剧烈光照变化、强光、弱纹理及反光地面等复杂场景进行深度优化，在绝大部分现实场景中均能稳定运行。若增加补光灯，也能在完全无光环境比如隧道、矿洞等场景工作。

强劲的鲁棒性和抗发散能力

绝大部分开源VIO项目在实际应用中非常容易发散，导致几乎无法在生产环境中使用。而 MicoVIO 不管在强烈光照变化，剧烈撞击以及快速姿态变化等场景中均能保持稳定工作，不会出现发散现象。 另外在无人机自旋、刷锅飞行等场景中，MicoVIO 依然能够保持可靠的视觉跟踪与定位性能。

局部回环检测

回环检测是视觉 SLAM 系统中的重要能力，对计算资源有着极高要求，而VIO 视觉里程计通常不具备回环检测能力。MicoVIO 通过精简高效的算法设计，在算力受限的小型化低成本平台上实现了局部回环检测，通过历史图像重匹配提供视觉位置约束，抑制累积漂移，进一步提升了悬停定点精度。

精准的轨迹定位能力

MicoVIO 实时输出相对位置、三轴速度和姿态，不仅满足稳定悬停的需求，也为航迹跟踪与自主导航提供精准的位置参考。轨迹定位误差典型值为 1%，在小巧机身与低成本基础上，依然具备出色的移动轨迹还原能力。依靠其精准轨迹定位能力，可以实现无人机的无 GPS 返航功能（需飞控固件支持）。

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测试与参数配置

MicoVIO 可通过模组自带 USB 接口连接电脑，并使用微空助手进行测试和参数配置。

微空助手访问地址：https://micoair.cn/assistant/

通常无需安装驱动，连接时选择正确的端口号，任意波特率均可。

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接口定义

MicoVIO接线说明_中文

开源飞控配置说明

推荐使用 MicoConfigurator 进行可视化飞控配置。

ArduPilot

Ardupilot固件版本需 >= 4.5.2。

通常以F405为主控（Flash小于2M）的飞控硬件默认不支持外部视觉功能。

端口配置

SERIALn_BAUD  = 921
SERIALn_OPTIONS   1024 (4.7版本以前)
MAVn_OPTIONS = 2 (4.7版本以后)
SERIALn_PROTOCOL = 2

n取决于MicoVIO实际连接的飞控端口，硬件端口和串口号的映射关系可以查阅飞控手册，也可以在MicoConfigurator的端口设置页面查看。

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视觉传感器配置

VISO_TYPE = 3
其它全部保持默认，重启飞控后生效

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测距仪配置

RNGFND1_TYPE = 10
(n取决于实际连接的物理端口）
重启飞控或者刷新参数；注意4.7.0版本后单位改成了m
RNGFND1_MAX_CM = 1200
RNGFND1_MIN_CM = 1
RNGFND1_ORIENT = 25

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EKF配置

EK3_SRC1_POSXY = 6：ExternalNav
EK3_SRC1_POSZ = 2：RangeFinder
EK3_SRC1_VELXY = 6：ExternalNav
EK3_SRC1_VELZ = 6：ExternalNav
EK3_SRC1_YAW = 6：ExternalNav

EK3_SRC1_YAW 也可以设置成罗盘 1：Compass，但确保此时 VISO_TYPE = 3

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PX4

端口配置

MAV_1_CONFIG   TELEM n
重启飞控
MAV_1_MODE = Onboard
MAV_1_FORWARD = Disabled
SER_TELn_BAUD   921600 8N1

n取决于MicoVIO实际连接的飞控端口，硬件端口和串口号的映射关系可以查阅飞控手册，也可以在MicoConfigurator的端口设置页面查看。

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EKF配置

EKF2_EV_CTRL = 9
EKF2_HGT_REF = 2: Range sensor

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