隨著無人機在軍事和民用領域的逐步推廣應用,為提升無人機在復雜空中環(huán)境態(tài)勢下的作業(yè)效率,保障無人機空域飛行安全,多無人機的協同作業(yè)變得尤為重要。無人機協同技術,提高無人機安全性,同時也提升了無人機的自主化,智能化。無人機的協同,通過無人機系統傳感器和數據鏈路數據實現對作業(yè)環(huán)境的有效觀測、評估和威脅判斷,在此基礎上,多無人機具有機群數量大、覆蓋面廣的特性,多機間可對感知內容共享,實現協同工作,提升完成任務的效率。課題針對無人機在民航領域中的應用,采用多無人機協同作業(yè),代替常規(guī)機務人員對民航飛機航前航后繞機檢查,圍繞多無人機協同與航跡規(guī)劃兩個核心內容,開展了以下研究:第一,設計了多無人機協同繞檢的方案。以安全性,精確性和高效性為核心指標,從航跡規(guī)劃和機隊規(guī)模聯合優(yōu)化建模;針對民航飛機外觀模型建立,參考民航飛機航前航后繞機檢查標準,構建出符合標準的無人機繞機檢查流程。為協同繞檢系統實驗提供了重要依據。第二,提出了針對繞檢作業(yè)的多無人機航跡規(guī)劃方法,分為航跡節(jié)點分配和全局航跡規(guī)劃。其中,航跡節(jié)點分配就是根據任務要求設定各無人機的航跡,離線規(guī)劃出多條飛行航跡;全局航跡規(guī)劃采用基于差分進化粒子群算法... 

【文章來源】：中國民航大學天津市

【文章頁數】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

廉航易捷

中國民航大學碩士學位論文52016年范堡羅航展上，空客公司(Airbus)展示了使用無人機對參展飛機進行外觀檢查的先進技術。空客公司與Intel公司合作，采用AscTecFalcon8無人機，如圖1-3(a)所示。該無人機采用V型結構，可以對抗強風，能夠在風力較大的天氣情況下穩(wěn)定飛行；無人機的慣導模塊(IMU)具有三套冗余，此外電池、通信、電機均有冗余，能夠保證無人機安全可靠。在繞檢過程中，無人機配備實感相機，可實現智能導航與避障，同時實感相機拍攝到的圖像進行三維重建，然后再將數據進行分析、存儲，其效果如圖1-3(b)所示。雖然該團隊的無人機性能較強，可以抵抗強風，但其不能實現故障實時診斷以及快速生成繞檢報告，且單架無人機繞檢耗時較長，提升了時間成本。圖1-3(a)intel公司Falcon8無人機圖1-3(b)繞檢效果圖圖1-3intel公司產品國內對此問題研究較少。目前只了解到中國民用航空飛行學院魏永超副教授做過相關學術研究[23]。其采用三維激光掃描儀對學校訓練機型進行掃描，采集到完整的機身三維數據。但其掃描時間較長，需要15分鐘，掃描數據精度較低，且后期對掃描數據處理則需要更多時間，不能滿足無人機繞檢實時檢測，快速生成檢查報告的需要。其研究三維建模效果圖如圖1-4所示。圖1-4魏永超副教授建模效果圖

中國民航大學碩士學位論文52016年范堡羅航展上，空客公司(Airbus)展示了使用無人機對參展飛機進行外觀檢查的先進技術。空客公司與Intel公司合作，采用AscTecFalcon8無人機，如圖1-3(a)所示。該無人機采用V型結構，可以對抗強風，能夠在風力較大的天氣情況下穩(wěn)定飛行；無人機的慣導模塊(IMU)具有三套冗余，此外電池、通信、電機均有冗余，能夠保證無人機安全可靠。在繞檢過程中，無人機配備實感相機，可實現智能導航與避障，同時實感相機拍攝到的圖像進行三維重建，然后再將數據進行分析、存儲，其效果如圖1-3(b)所示。雖然該團隊的無人機性能較強，可以抵抗強風，但其不能實現故障實時診斷以及快速生成繞檢報告，且單架無人機繞檢耗時較長，提升了時間成本。圖1-3(a)intel公司Falcon8無人機圖1-3(b)繞檢效果圖圖1-3intel公司產品國內對此問題研究較少。目前只了解到中國民用航空飛行學院魏永超副教授做過相關學術研究[23]。其采用三維激光掃描儀對學校訓練機型進行掃描，采集到完整的機身三維數據。但其掃描時間較長，需要15分鐘，掃描數據精度較低，且后期對掃描數據處理則需要更多時間，不能滿足無人機繞檢實時檢測，快速生成檢查報告的需要。其研究三維建模效果圖如圖1-4所示。圖1-4魏永超副教授建模效果圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種改進遺傳算法的無人機航跡規(guī)劃[J]. 程澤新,李東生,高楊.  計算機仿真. 2019(12)
[2]多傳感器協同探測證據理論分類融合方法[J]. 蔣雯,張瑜,謝春禾.  導航定位與授時. 2019(05)
[3]基建現場巡檢無人機智能感知系統的研究與應用[J]. 劉勇,陳海濱,劉方.  電力系統保護與控制. 2018(15)
[4]波音和空客飛機雷達罩損傷檢查方法的對比研究[J]. 王軒,曹陽麗,孫廣先,周春蘋,鄭亦媚.  科技風. 2018(11)
[5]無人機分布式集群態(tài)勢感知模型研究[J]. 高楊,李東生,程澤新.  電子與信息學報. 2018(06)
[6]基于無人機的飛機機身快速檢測系統[J]. 魏永超,趙偉.  電子技術應用. 2017(06)
[7]基于多目標優(yōu)化算法的多無人機協同航跡規(guī)劃[J]. 周德云,王鵬飛,李梟揚,張堃.  系統工程與電子技術. 2017(04)
[8]“大型-雙發(fā)”——未來十年大飛機競爭焦點[J]. 范玉青.  航空制造技術. 2015(09)
[9]基于蟻群算法的移動機器人全局路徑規(guī)劃方法研究[J]. 史恩秀,陳敏敏,李俊,黃玉美.  農業(yè)機械學報. 2014(06)
[10]精英粒子群優(yōu)化算法及其在機器人路徑規(guī)劃中的應用[J]. 顏雪松,胡成玉,姚宏,伍慶華.  光學精密工程. 2013(12)

博士論文
[1]基于多傳感器融合的無人機自主避障研究[D]. 何守印.北京理工大學 2016
[2]多無人機協同任務規(guī)劃技術研究[D]. 鄧啟波.北京理工大學 2014
[3]基于感知引導的數據融合算法研究[D]. 賈海濤.電子科技大學 2012

碩士論文
[1]動態(tài)環(huán)境下的多無人機協同控制技術研究與驗證[D]. 陳琨.北京郵電大學 2019
[2]面向多無人機協同探測的感知技術研究[D]. 陳冬強.哈爾濱工業(yè)大學 2019
[3]基于改進人工勢場法的路徑規(guī)劃算法研究[D]. 郭梟鵬.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[4]基于立體視覺的無人機感知與規(guī)避研究[D]. 朱海鋒.西北工業(yè)大學 2016
[5]無人機協同組網感知融合技術研究[D]. 王東.電子科技大學 2015
[6]三維模型動態(tài)紋理映射[D]. 劉猛.浙江大學 2015



本文編號：3330906