本文關(guān)鍵詞：基于超聲波測(cè)距技術(shù)的小型無(wú)人機(jī)高度測(cè)量方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)》 2015年

基于超聲波測(cè)距技術(shù)的小型無(wú)人機(jī)高度測(cè)量方法研究

劉慧  

【摘要】：高度數(shù)據(jù)是小型無(wú)人機(jī)飛行控制的重要參數(shù),目前普遍采用氣壓傳感器感知大氣壓強(qiáng)變化,通過氣壓高度公式計(jì)算得到海拔高度,或直接由GPS接收模塊的NMEA0183數(shù)據(jù)報(bào)文得到海拔高度數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)小型無(wú)人機(jī)的自主起飛、著陸或在地形復(fù)雜的環(huán)境下超低空飛行,需要獲得較高精度的相對(duì)高度數(shù)據(jù)。微小型無(wú)人機(jī)對(duì)飛控系統(tǒng)的重量、體積和功耗有著苛刻的限制,難以通過無(wú)線電高度表、測(cè)距雷達(dá)等傳統(tǒng)成熟手段獲得相對(duì)高度數(shù)據(jù)。近年來(lái),采用超聲波測(cè)距技術(shù)獲取更高精度相對(duì)高度數(shù)據(jù)的方法以短距離超聲測(cè)距傳感器體積小、重量輕、功耗低及精度高的優(yōu)勢(shì),在微小型無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)中正受到越來(lái)越多的重視。本文分析論述了小型無(wú)人機(jī)飛行控制對(duì)高度參數(shù)的測(cè)量需求、各種高度測(cè)量技術(shù)的原理和特點(diǎn)以及國(guó)內(nèi)外小型無(wú)人機(jī)高度測(cè)量技術(shù)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀;深入分析研究了空氣的溫濕度和氣壓、超聲換能器輸出信號(hào)頻率和波束角、多普勒效應(yīng)和不同飛行狀態(tài)等多種因素對(duì)小型無(wú)人機(jī)超聲波高度測(cè)量的影響。為對(duì)小型無(wú)人機(jī)超聲波高度測(cè)量的靜、動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和測(cè)試驗(yàn)證,設(shè)計(jì)搭建了一個(gè)由ARM Contex-M3微控制器STM32F103TB開發(fā)板、無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)和Phantom2微型四旋翼無(wú)人機(jī)構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)。文中詳細(xì)論述了平臺(tái)嵌入式軟件系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、軟件模擬I2C接口和UART接口、主要傳感器數(shù)據(jù)采集與處理、通信數(shù)據(jù)幀封裝與無(wú)線發(fā)送等各關(guān)鍵程序模塊的設(shè)計(jì)思想和過程,以及上位機(jī)軟件中數(shù)據(jù)無(wú)線接收、顯示和記錄等功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。借助該平臺(tái),對(duì)采用數(shù)字式超聲波測(cè)距模塊KS103獲取小型無(wú)人機(jī)相對(duì)高度參數(shù)的諸多關(guān)鍵問題進(jìn)行了測(cè)試分析和實(shí)驗(yàn)研究,論文分析討論了在不同測(cè)試條件下獲得的靜態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù),和搭載Phantom2在室外不同地面條件下飛行測(cè)試獲得的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),給出了由靜、動(dòng)態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)得到的分析結(jié)論。希望本文對(duì)超聲波高度測(cè)量方法涉及的關(guān)鍵問題進(jìn)行的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)論可供微小型無(wú)人機(jī)高度測(cè)量技術(shù)研究與飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V249.1
【目錄】：

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