2. 无人船平台与ArduPilot硬件选型
无人船的可靠性，一半取决于船体与推进系统，另一半取决于飞控与外设的匹配。ArduPilot（ArduRover 固件）本身是一套成熟的导航控制软件，但它能否在船上稳定工作，取决于你选的硬件是否与船体动力学、任务环境和供电条件相匹配。本节从船体类型、推进器布局、飞控选型、外设匹配和供电方案五个方面展开，帮助你在动手装配前做出合理决策。
一、船体类型与任务匹配
常见无人船平台可分为三类。第一类是单体排水型船，如玻璃钢或聚乙烯船壳的巡逻/测绘船，吃水深、抗浪性好、载重大，适合长航时水质采样或水文测量，但转向惯性大，低速操控性一般。第二类是双体/三体船，甲板面积大、横稳性好，适合搭载多波束声呐、ADCP 等大体积载荷，缺点是风阻面积大、对横风敏感。第三类是充气式或小型快艇型，重量轻、机动灵活，适合近岸快速巡检，但抗浪能力弱，传感器安装空间有限。
选型时应先明确任务剖面：航速需求、续航时间、载荷重量与体积、作业水域的浪高与流速。例如在内河航道做 2 小时水质巡航，一艘 1.2 米长的单体船配 2 块 6S 电池即可满足；若要在近海做 8 小时测绘，则需要 1.8 米以上的双体船并预留载荷舱与电池仓。船体确定后，推进器布局才有意义。
二、推进器布局与转向方式
ArduRover 支持多种船型框架，核心区别在于转向靠舵还是靠差速。常见布局有三种：
- 单桨+舵机：一个推进电机配一个舵机控制舵面，对应 ArduRover 的
FRAME_CLASS=2（Boat）框架。结构简单、成本低，但低速时舵效差，倒车操控困难。 - 双桨差速：左右两个推进器独立调速，靠差速转向，对应
FRAME_CLASS=1（Rover）或差速船框架。原地转向能力强，适合狭窄水域，但需要两路电调且对电机一致性有要求。 - 双桨+舵：差速为主、舵面为辅，兼顾低速舵效与机动性，适合中大型船。
布局确定后，需要在 Mission Planner 的框架类型中选择对应项，并正确设置 SERVOx_FUNCTION：左推进器接 73（ThrottleLeft），右推进器接 74（ThrottleRight），舵机接 26（GroundSteering）。若左右接反，船会在手动模式下原地打转，这是装配后首先要验证的项目。
三、飞控选型
无人船对飞控的要求与多旋翼不同：不需要高频姿态控制，但需要稳定的串口资源、可靠的供电和良好的防水安装。主流选择有三档：
- Pixhawk 系列（如 Pixhawk 6C/6X）：接口丰富、社区支持好、价格适中，适合大多数教学与工程船。6C 体积小适合小型船，6X 带冗余 IMU 与更多串口，适合搭载多传感器的大船。
- Cube Orange+：工业级 IMU 减震与温补更好，适合长时间测绘任务，但价格较高。
- Matek H743 等小板：体积小、成本低，适合小型差速船，但串口数量有限，扩展性弱。
选型时重点核对三项：串口数量（GPS、数传、风速计、避障雷达各占一个）、PWM 输出路数（双桨+舵需 3 路，加云台或灯光再增）、供电输入范围（船用电池常为 4S～6S，需确认飞控电源模块支持）。飞控安装应远离电机与大电流线缆，并用减震座固定，避免船体振动导致 IMU 漂移。
四、外设匹配
GPS 与罗盘是无人船定位的核心。建议选用带外置罗盘的 GPS 模块（如 Here3、M9N+IST8310），并将罗盘安装在远离电机和电源线的桅杆顶部。船体钢铁结构或大电流线缆会造成磁偏差，安装后必须做罗盘校准，并检查 COMPASS_OFS 数值是否合理。GPS 应支持 RTK 差分（如 Here3+ 或 F9P），测绘任务中 RTK 可将定位精度从米级提升到厘米级。
风速计用于风场补偿与安全返航判断。ArduPilot 支持通过串口或 I2C 接入风速风向传感器（如 Calypso 超声波风速计），数据经 WINDVANE 参数配置后参与导航。若任务水域风力常超过 4 级，建议加装风速计并设置风速超限自动返航。
数传与遥控方面，远距离任务可用 4G/5G 数传或 900MHz 数传，近岸调试用 2.4GHz 遥控。注意船体金属舱盖会屏蔽信号，天线应外置。
五、供电方案
无人船供电通常分两路：动力电池（4S～6S 锂聚合物或锂离子）直接驱动电调与电机；飞控供电由电源模块从动力电池降压至 5V，同时提供电压/电流检测。关键参数是电源模块的输出电流能力：飞控+GPS+数传+风速计总电流约 1～1.5A，建议选用 5V/3A 以上的模块（如 Holybro PM07），避免舵机动作时电压跌落导致飞控重启。
电池容量按续航估算：若双桨总功率约 120W，6S 电池 16Ah（约 355Wh），理论续航约 2.5 小时，实际按 70% 放电深度取 1.8 小时左右。建议配置低压保护阈值（BATT_LOW_VOLT），并在 Mission Planner 中设置电池失效保护为返航。所有电气接头应做防水处理，电池仓独立密封并留透气阀，防止温差结露。
综上，船体决定任务边界，推进布局决定操控特性，飞控与外设决定感知与决策能力，供电决定续航与可靠性。五者需要在选型阶段就形成闭环，而不是装配后再反复返工。