本文關(guān)鍵詞：四旋翼飛行器礦井導(dǎo)航定位系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：環(huán)境探測在礦井災(zāi)難發(fā)生后對救援人員的營救工作有重要參考價值，四旋翼自主飛行器克服了礦井下地面救災(zāi)設(shè)備的缺陷，更好地實現(xiàn)了探測、采集、發(fā)送礦井災(zāi)害環(huán)境參數(shù)和信息。導(dǎo)航定位技術(shù)在四旋翼工作過程中掌握其在礦井中的飛行狀態(tài)信息和位置信息，對救援人員制定正確的推進路線和安全的救援措施具有重要作用和意義。 本文在分析了導(dǎo)航技術(shù)和無線定位技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過比較分析，針對有限空間中的四旋翼，提出了一種通過測量無線電波信號傳播時間實現(xiàn)測距的線性調(diào)頻擴頻系統(tǒng)與飛行器慣性導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合的全新的導(dǎo)航定位方案。該測距算法采用雙邊雙路對稱測距算法SDS-TWR，采用往返時間測量距離，不需要時鐘同步，提高了準(zhǔn)確性，降低了系統(tǒng)硬件要求；飛行器慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通過陀螺儀和加速度計測量飛行器的滾角、仰角、速度、加速度、位置等狀態(tài)信息。將兩個系統(tǒng)的測量信息進行融合，形成慣性導(dǎo)航/線性調(diào)頻擴頻組合導(dǎo)航系統(tǒng)，通過建立組合系統(tǒng)的信息融合模型獲取更準(zhǔn)確的導(dǎo)航定位信息，以及實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的無線傳輸。實驗證明，本文所提出的新方案能夠準(zhǔn)確、實時地反映四旋翼飛行器在礦井中的飛行狀態(tài)和位置信息，為救援工作提供有力依據(jù)。 本文選取了硬件平臺，，無線測距模塊選取了北京云谷公司的CMT-01V1，該模塊以德國Nanotron公司提供的nanoPAN5375作為射頻模塊；四旋翼飛行器選取了德國MK套件，并經(jīng)過二次開發(fā)實現(xiàn)在巷道中自主飛行；上位機軟件在Windows XP系統(tǒng)上進行開發(fā)，在軟件上實現(xiàn)卡爾曼濾波算法，以提高導(dǎo)航定位精度。 系統(tǒng)開發(fā)完成后在有限空間模擬環(huán)境下進行導(dǎo)航定位測試，經(jīng)過對定位結(jié)果分析，實驗證明該井下導(dǎo)航定位系統(tǒng)有低功耗、抗干擾能力強和定位精度高等特點。
【關(guān)鍵詞】：組合導(dǎo)航 卡爾曼濾波 四旋翼飛行器 有限空間
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TD774
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 緒論7-12
• 1.1 課題研究背景及研究意義7-8
• 1.2 導(dǎo)航定位技術(shù)研究與發(fā)展概況8-10
• 1.3 論文技術(shù)路線與結(jié)構(gòu)安排10-11
• 1.3.1 技術(shù)路線10
• 1.3.2 結(jié)構(gòu)安排10-11
• 1.4 本章小結(jié)11-12
• 2 有限空間導(dǎo)航定位關(guān)鍵技術(shù)12-27
• 2.1 有限空間中的無線定位技術(shù)12-21
• 2.1.1 無線定位原理概述12
• 2.1.2 無線定位方法12-16
• 2.1.3 有限空間常用無線定位技術(shù)16-17
• 2.1.4 線性調(diào)頻測距原理17-21
• 2.2 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)21-26
• 2.2.1 常用導(dǎo)航系統(tǒng)21-23
• 2.2.2 慣性導(dǎo)航原理23-25
• 2.2.3 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的組合應(yīng)用25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 3 四旋翼飛行器導(dǎo)航定位系統(tǒng)總體方案設(shè)計27-40
• 3.1 四旋翼飛行器導(dǎo)航定位系統(tǒng)需求分析27-28
• 3.2 有限空間中的組合導(dǎo)航定位方案設(shè)計28-30
• 3.2.1 INS/CSS 組合導(dǎo)航方案概述28-29
• 3.2.2 INS/CSS 組合模式29-30
• 3.3 INS/CSS 組合系統(tǒng)濾波設(shè)計方案30-33
• 3.3.1 卡爾曼濾波原理30-31
• 3.3.2 INS/CSS 系統(tǒng)建模31-33
• 3.4 四旋翼飛行器導(dǎo)航定位系統(tǒng)總體設(shè)計33-35
• 3.4.1 系統(tǒng)總體框架33-34
• 3.4.2 系統(tǒng)工作原理34-35
• 3.5 四旋翼飛行器導(dǎo)航定位系統(tǒng)軟硬件設(shè)計35-39
• 3.5.1 硬件設(shè)計方案36-37
• 3.5.2 軟件設(shè)計方案37-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 4 四旋翼飛行器導(dǎo)航定位系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)40-58
• 4.1 軟件開發(fā)框架與平臺40-42
• 4.1.1 .NET 框架簡介40-41
• 4.1.2 開發(fā)環(huán)境及語言41-42
• 4.1.3 SqlServer 數(shù)據(jù)庫技術(shù)42
• 4.2 用戶通信數(shù)據(jù)協(xié)議設(shè)計42-46
• 4.3 服務(wù)器導(dǎo)航定位軟件功能模塊實現(xiàn)46-57
• 4.3.1 系統(tǒng)登錄模塊46-48
• 4.3.2 系統(tǒng)用戶管理模塊48-50
• 4.3.3 導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)包收發(fā)模塊50-51
• 4.3.4 導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)處理模塊51-54
• 4.3.5 導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)管理模塊54-55
• 4.3.6 打點測試模塊55-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 5 四旋翼飛行器導(dǎo)航定位軟件測試58-61
• 5.1 系統(tǒng)測試流程58-59
• 5.2 測試結(jié)果59-61
• 6 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 本文總結(jié)61
• 6.2 進一步需要解決的問題61-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-66

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 姜_",郭黎利,張朝柱,劉慶普;無線電導(dǎo)航系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];艦船電子工程;2001年06期

2 劉世森;湯朝明;吳畏;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的TOA測距方法研究[J];工礦自動化;2012年03期

3 謝曉佳;程麗君;王勇;;基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)平臺的井下人員跟蹤定位系統(tǒng)[J];煤炭學(xué)報;2007年08期

4 李銳君;胡淑娟;侯維巖;;具有時間同步和節(jié)點定位的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議[J];計算機工程與設(shè)計;2008年18期

5 楊傲雷;侯維巖;;基于IEEE802.15.4a標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計[J];計算機工程與設(shè)計;2009年12期

6 盧東亮;俞慶生;梁廣玲;陳友蓮;;CSS定位技術(shù)的研究與應(yīng)用[J];無線互聯(lián)科技;2012年08期

  本文關(guān)鍵詞：四旋翼飛行器礦井導(dǎo)航定位系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：312068