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archery/design_doc/solution_record.md
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2026-04-24 18:38:03 +08:00

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1. 4G OTA 下载的时候,为什么使用十六进制下载,读取 URC 事件?
因为使用二进制下载的时候,经常会出现错误,并且会失败?然后最稳定传输的办法,是每次传输的时候,是分块,而且每次分块都要“删/建”http实例。推测原因是因为我们现在是直接传输文件的源代码,代码中含有了一些字符串可能和 AT指令重复,导致了 AT 模块在解释的时候出错。而使用 16 进制的方式,可以避免这个问题。因为十六进制直接把数据先转成了字符串,然后在设备端再把字符串转成数据,这样就不可能出现 AT的指令,从而减少了麻烦。
2. 4G OTA 下载的时候,为什么不用 AT 模块里 HTTPDLFILE 的指令?
因为在测试中发现,使用 HTTPDLFILE,其实是下载到了 4G 模块内部,需要重新从模块内部转到存储卡,而且 4G 模块的存储较小,大概只有 40k,所以还需要分块来下载和转存,比较麻烦,于是最终使用了使用读取串口事件的模式。
3. 4G OTA 下载的时候,为什么不用 AT 模块里 HTTPREAD 的指令?
因为之前测试发现,READ模式其实是需要多步:
3.1. AT+MHTTPCREATE
3.2. AT+MHTTPCFG
3.3. AT+MHTTPREQUEST
3.4. AT+MHTTPREAD
它其实也是把数据下载到 4g 模块的缓存里,然后再从缓存里读取出来。所以也是比较繁琐的,还不如 HTTPDLFILE 简单。
4. WiFi OTA 流程(ota_manager.handle_wifi_and_update()
* 解析 ota_url 得到 host:port
* 调用 network_manager.connect_wifi(ssid, password, verify_host=host, verify_port=port, persist=True)
* 只有“能连上 WiFi 且能访问 OTA host:port”才会把新凭证保留在 /boot
* 连接成功后开始下载 OTA 文件(download_file()
* 下载成功则 apply_ota_and_reboot()
5. TCP 通信
1) 平时 TCP 通信主流程(network_manager.tcp_main()
外层无限循环:一直尝试保持与服务器的 TCP 会话。
每轮开始:
如果 OTA 正在进行:暂停(避免抢占资源/串口)。
connect_server():建立 TCP 连接(自动选 WiFi 或 4G)。
发送“登录包”(msg_type=1),等待服务器返回“登录成功”。
登录成功后进入内层循环:
接收数据:
WiFi:非阻塞 recv();没数据返回 b"";有数据进入缓冲区拼包解析。
4G:从 ATClient 的队列 pop_tcp_payload() 取数据。
处理命令/ACK:
登录响应、心跳 ACK、OTA 命令、关机命令、日志上传命令等。
发送业务队列:
从高优/普通队列取 1 条,发送失败会放回队首,并断线重连(不再丢消息)。
发送心跳:
按 HEARTBEAT_INTERVAL 发心跳包。
心跳失败会计数(当前为连续失败到阈值才重连)。
任何发送/接收致命失败:
关闭 socket/断开连接 → 跳出内层循环 → 外层等待一会儿后重新 connect_server() → 重新登录。
6. “WiFi 连接/验证”
TCP 连接建立与网络选择(connect_server() / select_network()
* select_network()WiFi 优先,但要求:
is_wifi_connected() 为 True(系统层面有 WiFi IP 或 Maix WLAN connected
且能连到 TCP 服务器 SERVER_IP:SERVER_PORT
否则回退到 4G
* connect_server()
若已有连接:WiFi 会做 _check_wifi_connection() 轻量检查;4G 直接认为 OK(由 AT 层维护)。
否则按网络类型走:
WiFi:创建 socket → connect → setblocking(False)(接收用非阻塞)
4GAT+MIPOPEN 建链
WiFi 链接(connect_wifi()
当前 connect_wifi() 的关键特点是:必须让 /etc/init.d/S30wifi restart 真正用新 SSID 去连,所以会临时写 /boot/wifi.ssid 和 /boot/wifi.pass,失败自动回滚。
流程是:
(1) 备份旧配置
* /boot/wifi.ssid、/boot/wifi.pass
* /etc/wpa_supplicant.conf(尽量备份)
(2) 写入新凭证
* 把新 ssid/pass 写到 /boot/*
-(同时尽量写 /etc/wpa_supplicant.conf,但不强依赖)
(3) 重启 WiFi 服务:/etc/init.d/S30wifi restart
(4) 等待获取 IP(默认 20 秒,可调)
(5) 验证可用性,连到 verify_host:verify_port
(6) 成功
* persist=True:保留 /boot/*(持久化)
* persist=False:回滚 /boot/* 到旧值(不重启,当前连接仍可继续)
(7) 失败
* 回滚 /boot/* + 回滚 /etc/wpa_supplicant.conf(如果有备份)
* 再 S30wifi restart 恢复旧网络
* 返回错误
7. 日志上传(inner_cmd == 43),当前只支持 wifi 上传日志
命令带 ssid/password/url 时:
* 若 WiFi 未连接:先 connect_wifi(..., verify_host=upload_host, verify_port=upload_port, persist=True)
上传内容:
* sync # 把日志从内存同步到文件
* 快照 app.log* 到 /tmp staging
* 打包成 tar.gz(默认)或 zip
* 以 multipart/form-data 的 file 字段 POST 到 url
8. 自动关机:
hardware中设定了开停表,然后再增加了获取idle的时间。
自动关机的时机: 超过配置的idle时长,
禁止自动关机的情况:1.校准中,2.OTA中
重启计时的时机:1.校准完成,2.命令触发射箭,3.真实触发射箭,4.初始化完成
9. Wifi网络监控:
有两次发现wifi网络下,有些消息发送很慢,但具体是什么缘故还不清楚,现在增加了wifi网络下的检测,并一旦发现wifi的网络质量差,就会切换到4G。
WiFi 连接成功
启动后台监测线程
每 5 秒循环:
测量 RTT (1 样本,600ms timeout)
获取 RSSI
更新缓存
判断是否差:
- RTT >= 600ms → 差
- RTT >= 350ms 且 RSSI <= -80dBm → 差
如果质量差:
快速重试2次,如果其中任意一次网络恢复了,继续使用wifi。否则,
调用 _switch_to_4g_due_to_poor_wifi()
关闭 WiFi socket
重置连接状态
尝试切换到 4G
上层检测到连接断开:
重新 connect_server() → 自动选择 4G
10. 现在使用的相机,其实是支持更大的分辨率的,比如说1920*1280,但是由于我们的图像处理,拍照处理之后很容易触发OOM。
11. 环数计算流程:
现在设备侧的目标是:算出箭点相对靶心的偏移(dx,dy),单位是物理厘米(cm),然后把它作为 x,y 上报给后端;后端再去算环。
设备侧本身不直接算环数,它算的是偏移与距离,并上报。
算法流程(一次射箭从触发到上报)
1) 触发后取一帧图
在 process_shot() 里读取相机帧并调用 analyze_shot(frame)
2) 确定激光点(laser_point
analyze_shot() 第一步先确定激光点 (x,y)(像素坐标):
硬编码:config.HARDCODE_LASER_POINT=True → 用 laser_manager.laser_point
已校准:laser_manager.has_calibrated_point() → 用校准值
动态模式:先 detect_circle_v3(frame, None) 粗估距离,再根据距离反推激光点
代码在:
if config.HARDCODE_LASER_POINT:
...
elif laser_manager.has_calibrated_point():
...
else:
_, _, _, _, best_radius1_temp, _ = detect_circle_v3(frame, None)
distance_m_first = estimate_distance(best_radius1_temp) ...
laser_point = laser_manager.calculate_laser_point_from_distance(distance_m_first)
3) 优先走三角形路径(成功就直接用于上报 x/y)
如果 config.USE_TRIANGLE_OFFSET=True,先尝试识别靶面四角三角形标记:
if getattr(config, "USE_TRIANGLE_OFFSET", False):
K, dist_coef, pos = _get_triangle_calib()
img_rgb = image.image2cv(frame, False, False)
tri = try_triangle_scoring(img_rgb, (x, y), pos, K, dist_coef, ...)
if tri.get("ok"):
return {... "dx": tri["dx_cm"], "dy": tri["dy_cm"], "distance_m": tri.get("distance_m"), ...}
这一步里 try_triangle_scoring() 做了两件事(都在 triangle_target.py):
单应性(homography):把激光点从图像坐标映射到靶面坐标系,得到(dx,dy)(cm)
PnP:用识别到的角点与相机标定,估算 相机到靶的距离 distance_m
关键代码:
ok_h, tx, ty, _H = homography_calibration(...)
out["dx_cm"] = tx
out["dy_cm"] = -ty
out["distance_m"] = dist_m
out["distance_method"] = "pnp_triangle"
注意:这里 dy_cm 取了负号,是为了和现网约定一致(laser_manager.compute_laser_position 的坐标方向)。
4) 三角形失败 → 回退圆形/椭圆靶心检测(兜底)
如果三角形不可用或识别失败,就走传统靶心检测:
detect_circle_v3(frame, laser_point) 找黄心/红心、半径、椭圆参数
用 laser_manager.compute_laser_position() 把像素偏移换算成厘米偏移(dx,dy)
在 shoot_manager.py
result_img, center, radius, method, best_radius1, ellipse_params = detect_circle_v3(frame, laser_point)
if center and radius:
dx, dy = laser_manager.compute_laser_position(center, (x, y), radius, method)
distance_m = estimate_distance(best_radius1) ...
在 laser_manager.compute_laser_position()(核心换算逻辑):
r = radius * 5
target_x = (lx-cx)/r*100
target_y = (ly-cy)/r*100
return (target_x, -target_y)
这里 (像素差)/(radius*5)*100 是你们旧约定下的“像素→厘米”比例模型(并且 y 方向同样取负号)。
5) 上报数据:把(dx,dy) 作为 x/y 发给后端
最终上报发生在 process_shot(),直接把 dx,dy 填到 inner_data["x"],["y"]
srv_x = round(float(dx), 4) if dx is not None else 200.0
srv_y = round(float(dy), 4) if dy is not None else 200.0
inner_data = {
"x": srv_x,
"y": srv_y,
"d": round((distance_m or 0.0) * 100),
"m": method if method else "no_target",
"offset_method": offset_method,
"distance_method": distance_method,
...
}
network_manager.safe_enqueue(...)
x,y:物理厘米(cm
d:相机到靶距离(m→cm,乘 100;三角形成功时来自 PnP)
m/offset_method/distance_method:标记本次用的算法路径(triangle / yellow / pnp 等)
后端收到 x,y 后,再用你之前给的 Go 公式 CalculateRingNumber(x,y,tenRingRadius) 计算环数。
你现在的“环数计算”实际依赖关系
最好路径(快+稳):三角形 → dx,dy(单应性) + distance_mPnP
兜底路径:圆/椭圆靶心 → dx,dy(基于黄心半径比例/透视校正) + distance_m(黄心半径估距)
12. 4g模块上传文件:
Upload images from MaixCam to Qiniu cloud via ML307R 4G module's AT commands. The HTTP body requires multipart/form-data with real CR/LF bytes (0x0D 0x0A) in boundaries.
Methods Tried
# Method AT Commands Result Root Cause
1 Raw binary, no encoding MHTTPCONTENT with raw bytes + length param ERROR at first chunk CR/LF in binary data terminates AT command parser
2 Encoding mode 2 (escape) MHTTPCFG="encoding",0,2 + \r\n escapes Server 400 Bad Request Module sends literal text \r\n to server, NOT actual 0x0D 0x0A bytes. Multipart body is garbled
3 Encoding mode 1 (hex) MHTTPCFG="encoding",0,1 + hex-encoded data CME ERROR: 650/50 Firmware doesn't properly support hex mode for MHTTPCONTENT
4 No chunked mode Skip MHTTPCFG="chunked" CME ERROR: 65 Module requires chunked mode to accept MHTTPCONTENT at all
5 Single large MHTTPCONTENT All data in one command (2793 bytes) +MHTTPURC: "err",0,5 (timeout) Possible buffer limit; module hangs then times out
6 Per-chunk HTTP instance (OTA style) CREATE→POST→DELETE per chunk Not feasible Each instance = separate HTTP request; Qiniu needs complete body in single POST
Conclusion: AT HTTP layer (MHTTPCONTENT) is fundamentally broken for binary uploads.
The Solution: Raw TCP Socket (MIPOPEN + MIPSEND)
Bypass the AT HTTP layer entirely. Open a raw TCP connection and send a hand-crafted HTTP POST:
plaintext
AT+MIPCLOSE=3 // Clean up old socket
AT+MIPOPEN=3,"TCP","upload.qiniup.com",80 // Raw TCP connection
AT+MIPSEND=3,1024 → ">" → [raw bytes] → OK // Binary-safe!
AT+MIPSEND=3,1024 → ">" → [raw bytes] → OK
AT+MIPSEND=3,766 → ">" → [raw bytes] → OK
// Response: +MIPURC: "rtcp",3,<len>,HTTP/1.1 200 OK...
AT+MIPCLOSE=3
Why it works:
MIPSEND enters prompt mode (>) — after the >, the AT parser treats ALL bytes as data, including CR/LF
We construct the complete HTTP request ourselves (headers + Content-Length + multipart body) with real CRLF bytes
Key bug found during integration: _send_chunk() wrapped calls in self.at._cmd_lock, but self.at.send() also acquires the same lock internally — threading.Lock() is not reentrant, causing deadlock. Fixed by removing the outer lock (the network_manager.get_uart_lock() already provides thread safety).Trade-off: UART is locked during the entire upload, so heartbeats pause. For small JPEG files (~2-80KB), this is 5-20 seconds — acceptable if server heartbeat timeout is generous
13. 算环数算法1:「黄心 + 红心」椭圆/圆:主要在 vision.py 的 detect_circle_v3() 里完成:颜色先用 HSV 做掩码,再在轮廓上做面积、圆度筛选,黄圈用椭圆拟合,红圈预先筛成候选,最后用几何关系配对。
1. 黄色怎么判、范围是什么?
图像先转 HSVcv2.COLOR_RGB2HSV,注意输入是 RGB)。
饱和度 S 整体乘 1.1 并限制在 0–255(让黄色更「显」一点)。
黄色 inRangeOpenCV HSVH 多为 0179):
通道 下限 上限
H 7 32
S 80 255
V 0 255
在黄掩码上找轮廓后,还要满足:面积 > 50,圆度 > 0.7circularity = 4π·面积/周长²),且点数 ≥5 才 fitEllipse 当黄心椭圆。
2. 红色怎么判、范围是什么?
红色在 HSV 里跨 0°,所以用 两段 H 做并集:
两段分别是:
H 010S 80255V 0255
H 170180S 80255V 0255
红轮廓候选:面积 > 50,圆度 > 0.6(比黄略松),再拟合椭圆或最小外接圆得到圆心和半径。
3. 「黄心」和「红心」怎样算一对?(几何范围)
对每个黄圈,在红色候选里找第一个满足:
两圆心距离 dist_centers < yellow_radius * 1.5
红半径 red_radius > yellow_radius * 0.8(红在外圈、略大)
dist_centers = math.hypot(ddx, ddy)
if dist_centers < yellow_radius * 1.5 and rc["radius"] > yellow_radius * 0.8:
小结:黄色 = HSV H∈[7,32]、S≥80(且 S 放大 1.1)+ 形态学闭运算 + 面积/圆度;红色 = 两段 H(0–10 与 170180)、S≥80 + 闭运算 + 面积/圆度;配对用 同心/包含 的距离与半径比例阈值。若你还关心 laser_manager.py 里「激光红点」的另一套阈值(LASER_*),那是另一条链路,和靶心黄/红 HSV 可以分开看。
14. 算环数算法2
使用单应性矩阵计算:镜头中心点(照片中心像素)到虚拟平面的转换。它不需要知道相机在 3D 空间中的具体位置,直接通过单应性矩阵 H的逆运算,将 2D 像素“翻译”成虚拟平面上的 2D 坐标。
一、转换的本质:2D 到 2D 的“查字典”
单应性变换(Homography)是平面到平面的映射。它不处理 3D 空间中的“投影线”,而是直接建立图像像素 (u,v)​ 与虚拟平面坐标 (x,y)​ 的一一对应关系。
你可以把单应性矩阵 H想象成一本“翻译字典”:
正变换 H:已知靶纸上的真实位置 (x,y),查字典得到它在照片上哪个像素 (u,v)。
逆变换 H−1:已知照片上的像素 (u,v)(如镜头中心点),查字典反推它在靶纸上的真实位置 (x,y)。
这个“虚拟平面”就是你的靶纸平面(Z=0 的世界坐标系)。算法没有在物理上移动任何点,只是在做坐标系的换算。
二、详细步骤:镜头中心点如何“落地”
相机分辨率是 640x480,镜头中心点(光轴与图像的交点)通常是 (u0,v0)=(320,240)。
1. 输入:镜头中心点(像素)
2. 核心运算:乘以逆矩阵
通过 4 个黑色三角形的角点(已知真实坐标)计算出了单应性矩阵 H。现在使用它的逆矩阵 H−1
3. 输出:虚拟平面上的落点(物理坐标)
计算后,你会得到:(xhit,yhit)
这就是镜头中心点对应的靶纸上的真实位置(单位:毫米)。
4. 计算环数
由于虚拟平面原点 (0,0)就是靶纸圆心,直接计算欧氏距离。​
这个 d就是箭着点偏离圆心的真实物理距离,直接用于环数判定。