現(xiàn)有尾礦排洪隧道采用人工巡檢的方式進(jìn)行安全檢查,存在勞動強(qiáng)度大、危險性、效率低、主觀性強(qiáng)等弊端。近年來,隨著飛艇技術(shù)的普及和自動化技術(shù)的提高,使得基于無人飛艇的隧洞巡檢工作成為可能。本項目是全國大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練資助項目,在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一種基于聲波定位的自主飛行隧洞探測飛艇系統(tǒng)系統(tǒng),用于隧洞探測和巡檢。筆者介紹了該系統(tǒng)的組成,著重討論了聲波定位的原理和計算方法。 

【文章來源】：信息與電腦(理論版). 2020,32(04)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

飛艇的組成框圖

微型飛艇在隧洞內(nèi)飛行探測時,必須能夠確定自身所處的位置,從而幫助確定隧洞隱患的地點。本系統(tǒng)設(shè)計采用同步被動式聲波進(jìn)行飛艇定位,其中同步被動式聲波定位子系統(tǒng)由聲波接收模塊和聲波發(fā)射模塊組成。聲波發(fā)射模塊固定在隧洞外,由聲波發(fā)生裝置構(gòu)成。聲波接收模塊由拾音器構(gòu)成,固定于飛艇主體的后半段[4]。同步被動式聲波定位子系統(tǒng)固定在隧洞外,發(fā)生裝置采用聲波發(fā)射器,并在相同的時間間隔內(nèi)發(fā)射出不同頻率的聲音脈沖信號。同步被動式聲波定位子系統(tǒng)的采集裝置采用大紐扣形狀的拾音器制作,固定在飛艇氣囊的后半部分,輸出的信號通過有線方式匯集到一起,進(jìn)入吊艙中心部位的芯片。第一個聲波發(fā)射的同時開啟飛艇CPU上的定時器,同步聲波發(fā)射和飛艇CPU接收聲波的時間,根據(jù)發(fā)生聲波與接收聲波的時間差計算出飛艇已經(jīng)飛行過的距離,從而達(dá)到定位的目的。單穩(wěn)式聲波接收器電路如圖2所示,聲波定位模塊工作原理如圖3所示。1.3 飛艇主體與測控主板

飛艇主體為小型充氦氣飛艇,測控主板以STM32F103C8T6為核心控制板,其功能是控制算法的核心CPU,接收各傳感器傳送的電信號并計算數(shù)據(jù),通過keil5軟件編輯C語言程序后通過JLINK將編譯好的程序輸入單片機(jī),配合電子陀螺儀角度傳感器、直流電機(jī)、螺旋槳等實現(xiàn)飛艇的自主飛行以及懸停,加以超聲、紅外等傳感器實現(xiàn)飛艇的位姿平衡以及避障,再通過紅外攝像頭、紅外燈泡抓取排洪隧洞內(nèi)的圖像,同時結(jié)合同步被動式聲波定位子系統(tǒng)對飛艇進(jìn)行定位。1.4 檢測模塊

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于ATmega2560無人飛艇飛行控制系統(tǒng)設(shè)計[J]. 彭平.  電子測量技術(shù). 2019(19)
[2]基于聲波法的天然氣管道泄漏檢測與定位系統(tǒng)研究[J]. 韓寶坤,蔣相廣,劉西洋,紀(jì)瑤,鮑懷謙.  山東科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(04)
[3]飛艇空中巡檢保障系統(tǒng)的建設(shè)[J]. 孫華強(qiáng),王珂.  東方企業(yè)文化. 2011(24)

碩士論文
[1]基于DSP的飛艇姿態(tài)控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 周國坤.安徽理工大學(xué) 2017



本文編號：3392707