本文關(guān)鍵詞：基于APM平臺的無人機(jī)目標(biāo)追蹤系統(tǒng)研究

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【摘要】：隨著影視科技的發(fā)展,為了更好地展示視覺效果,越來越多的航拍畫面出現(xiàn)在影視作品中,特別是在現(xiàn)代商業(yè)電影中,運(yùn)用航拍手段對人物、汽車等目標(biāo)進(jìn)行追蹤成為普遍的場景。以空中視角帶給觀眾震撼的視覺感受,對目標(biāo)進(jìn)行追蹤拍攝已經(jīng)成為主流拍攝技巧之一。傳統(tǒng)航拍采用成本高昂的載人固定翼飛機(jī)或者載人直升機(jī)完成。相比載人航拍而言,使用多旋翼無人機(jī)航拍成本低,只需要單人或者雙人即可完成。但是使用多旋翼無人機(jī)對目標(biāo)追蹤拍攝對操作人員的要求也是非常高的,操作人員需要控制無人機(jī)穩(wěn)定飛行的方向和速度,同時還要控制攝像機(jī)拍攝的角度,需要有豐富的操作經(jīng)驗才能拍攝出流暢的畫面。APM全稱Ardu Pilot Mega,是2009年在DIY Drones無人機(jī)社區(qū)發(fā)起的開源無人機(jī)控制系統(tǒng)。為了解決手動操作無人機(jī)進(jìn)行目標(biāo)追蹤拍攝難度高這一問題,基于APM多旋翼無人機(jī)平臺開發(fā)使用GPS位置的無人機(jī)目標(biāo)自動追蹤拍攝系統(tǒng),顯著地降低了操作多旋翼無人機(jī)追蹤拍攝的難度。本文首先研究了APM多旋翼無人機(jī)的體系結(jié)構(gòu),主要由姿態(tài)測量模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、通訊模塊和主控模塊構(gòu)成。根據(jù)APM平臺的體系結(jié)構(gòu),完成以下內(nèi)容:(1)根據(jù)APM多旋翼無人機(jī)的體系結(jié)構(gòu),選擇合適的姿態(tài)傳感器、電子調(diào)速器、電機(jī)螺旋槳、通訊模塊、主控模塊,完成APM無人機(jī)的硬件平臺。(2)在APM無人機(jī)硬件平臺下分析四旋翼無人機(jī)控制結(jié)構(gòu)、建立四旋翼無人機(jī)運(yùn)動方程,使用基于PID的姿態(tài)控制算法保證無人機(jī)穩(wěn)定飛行。(3)開發(fā)地面目標(biāo)GPS裝置,由一個高精度GPS接收模塊和無線通訊模塊構(gòu)成,無線通訊模塊負(fù)責(zé)與無人機(jī)進(jìn)行通訊,使用Mavlink協(xié)議將目標(biāo)GPS坐標(biāo)發(fā)送至天空中無人機(jī)上。(4)在無人機(jī)能穩(wěn)定飛行和接收到了地面目標(biāo)GPS坐標(biāo)后,完成基于GPS的無人機(jī)導(dǎo)航設(shè)計,使得無人機(jī)能夠朝著目標(biāo)GPS位置飛行。在最后的實驗結(jié)果中,無人機(jī)首先能夠穩(wěn)定飛行,在接收到地面目標(biāo)GPS坐標(biāo)后,能夠平穩(wěn)地朝著目標(biāo)飛行,實現(xiàn)天空中無人機(jī)對地面運(yùn)動目標(biāo)的自動追蹤拍攝。
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V279

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本文編號：1198482