【摘要】：目前我國農(nóng)業(yè)方面在進行植保作業(yè)時存在效率低、安全性差、針對性弱等問題,無人機擁有的靈活性、穩(wěn)定性、安全性和易于操作性等特點能夠很好的解決植保作業(yè)時存在的問題。無人機的核心是飛行控制系統(tǒng),簡稱飛控系統(tǒng)。整個系統(tǒng)主要是通過分析采集到的各種傳感器數(shù)據(jù)進而控制無人機的工作以及異常處理。本文設計了一種基于STM32F429的植保無人機飛控系統(tǒng),最終實現(xiàn)裝載有該系統(tǒng)的無人機在攜帶農(nóng)藥時能夠高效率的完成植保作業(yè)。本文所設計的飛控系統(tǒng)硬件部分主要由主控系統(tǒng)、慣性測量單元(IMU)、定位系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)、噴灑系統(tǒng)和供電系統(tǒng)組成。供電系統(tǒng)為主控系統(tǒng)、慣性測量單元和定位系統(tǒng)等各個系統(tǒng)供電;主控系統(tǒng)通過獲取和分析慣性測量單元、定位系統(tǒng)和雷達系統(tǒng)所采集到的數(shù)據(jù)獲得無人機的飛行狀態(tài)信息進而對無人機進行飛行控制。主控系統(tǒng)在獲得飛行速度和飛行高度的前提下對噴灑系統(tǒng)進行控制,從而完成植保作業(yè);慣性測量單元主要利用加速度計、氣壓傳感器、陀螺儀等傳感器獲取當前無人機的姿態(tài)角;定位系統(tǒng)利用GPS獲取無人機方位信息;雷達系統(tǒng)包括避障雷達和對地測距雷達。避障雷達獲取飛行途中是否有障礙物信息,對地測距雷達獲取無人機的飛行高度信息;噴灑系統(tǒng)利用從定位系統(tǒng)和雷達系統(tǒng)獲取的飛行高度和飛行速度等信息進行流量可調(diào)節(jié)的農(nóng)藥噴灑。本文所設計的飛控系統(tǒng)軟件部分主要以硬件電路為基礎,以滿足植保需求為目的進行設計編寫。各個系統(tǒng)內(nèi)部相互之間的通信主要依靠CAN、SPI、I~2C和串口通訊等通信協(xié)議,這些通信協(xié)議保證了各個系統(tǒng)模塊間數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸;通過Mahony互補濾波算法對從慣性測量單元獲取的數(shù)據(jù)進行處理,計算出無人機的飛行姿態(tài);通過控制算法的調(diào)節(jié)實現(xiàn)無人機飛行速度和飛行角度的控制,實現(xiàn)無人機的持續(xù)穩(wěn)定飛行;無人機在飛行過程中,對障礙物的識別通常有兩種情況,第一種情況是在區(qū)域探測過程中利用雷達系統(tǒng)識別障礙物,定位系統(tǒng)記錄障礙物位置從而在實際作業(yè)過程中避開障礙物。第二種情況是在飛行過程中能夠?qū)崟r躲避突然出現(xiàn)的障礙物。整個飛行過程中,無人機實時與地面站進行數(shù)據(jù)交換,地面站進行分析并規(guī)劃無人機飛行路徑;程序也對各種功能異常情況進行了處理,保證植保無人機高效率穩(wěn)定完成作業(yè)。
【圖文】：

圖 2.1 四旋翼無人機機翼示意圖3、M4 的旋轉(zhuǎn)方向如圖 2.1 所示，實現(xiàn)八種運動對穩(wěn)定的狀態(tài)。垂直上升和垂直下降的運動原理很即可實現(xiàn)無人機垂直上升運動，轉(zhuǎn)速同時減小即可

圖 2.2 飛控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖本文對飛控系統(tǒng)的設計是基于數(shù)字化、小型化、低成本的思想。飛控系統(tǒng)指是以單片機 STM32F429 作為 MCU，即飛控系統(tǒng)的核心，，在 MCU 的統(tǒng)一協(xié)分配下，控制各個不同的部分協(xié)調(diào)而穩(wěn)定的工作，包括機載傳感器和地面站監(jiān)
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V279;V249.1

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;2019年無人機智能技術(shù)發(fā)展大會征文通知[J];航空工程進展;2019年04期

2 本刊編輯部;;2019世界無人機大會深圳盛大開幕 同期舉辦第四屆深圳國際無人機展覽會[J];中國公共安全;2019年07期

3 李昶;程錦霞;楊光;于江;;5G+無人機的低空數(shù)字化發(fā)展與應用[J];移動通信;2019年09期

4 徐宏慶;;無人機應用技術(shù)專業(yè)建設的探索[J];正德職業(yè)技術(shù)學院學報;2018年02期

5 潘泉;康童娜;呂洋;趙春暉;胡勁文;;無人機感知規(guī)避技術(shù)發(fā)展與挑戰(zhàn)[J];無人系統(tǒng)技術(shù);2018年04期

6 杜恒;;基于足球比賽路徑規(guī)劃的農(nóng)用無人機定位和導航研究[J];農(nóng)機化研究;2019年10期

7 問延安;蔣倩;;智慧監(jiān)管:民用無人機企業(yè)監(jiān)管的路徑選擇[J];長沙航空職業(yè)技術(shù)學院學報;2018年04期

8 張軍國;閆浩;胡春鶴;李婷婷;于明;;無人機在林業(yè)中的應用及前景展望[J];林業(yè)工程學報;2019年01期

9 劉逸宸;;無人機系統(tǒng)信息傳輸技術(shù)分析[J];科技資訊;2018年32期

10 金偉;周震博;;2018年無人機研發(fā)熱點回眸[J];科技導報;2019年01期

相關會議論文 前10條

1 陳帆;;民用無人機治安風險防控探析[A];《上海法學研究》集刊（2019年第10卷 總第10卷）——上海市法學會社會治理研究會文集[C];2019年

2 魏春燕;劉國梁;王建勇;;基于無人機地面站的自主健康管理技術(shù)研究[A];“測試性與智能測控技術(shù)”——2018年中國航空測控技術(shù)專刊[C];2018年

3 陳昕;陳平;;無人機空管保障需求研究[A];第一屆空中交通管理系統(tǒng)技術(shù)學術(shù)年會論文集[C];2018年

4 朱菲菲;呂超凡;;無人機空管領域面臨問題及應對策略研究[A];第一屆空中交通管理系統(tǒng)技術(shù)學術(shù)年會論文集[C];2018年

5 黃兆麒;關萬隆;李嘉偉;;無人機在邊境管控中的應用研究[A];2017年（第三屆）中國航空科學技術(shù)大會論文集（下冊）[C];2017年

6 王志廣;張春元;康東軒;;中繼式無人機自組網(wǎng)方案設計[A];OSEC首屆兵器工程大會論文集[C];2017年

7 楊光;王振宇;;無人機用活塞發(fā)動機質(zhì)量與可靠性標準規(guī)范[A];質(zhì)量管理體系評估最佳實踐論文集[C];2017年

8 朱德銘;蔚文杰;;推進無人機裝備保障科學發(fā)展的思考[A];航空裝備維修技術(shù)及應用研討會論文集[C];2015年

9 顏春艷;勉力財;張九民;;無人機系統(tǒng)用戶技術(shù)資料體系研究[A];航空裝備維修技術(shù)及應用研討會論文集[C];2015年

10 王振宇;;航母無人機系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展研究[A];航空裝備維修技術(shù)及應用研討會論文集[C];2015年

相關重要報紙文章 前10條

1 本報記者 姚天宇;中國無人機將成世界市場“捕食者”[N];中國航天報;2016年

2 李大光　李晨;追趕世界一流的中國無人機[N];中國青年報;2011年

3 王月;力量,在黨旗下凝聚[N];科學時報;2011年

4 時報記者 張文弟;云圣智能無人機成行業(yè)新秀[N];濱海時報;2019年

5 本報駐英國記者 強薇;無人機接連困擾倫敦機場[N];人民日報;2019年

6 中國青年報·中青在線記者 崔麗;無人機國家隊列陣 “翼龍”凌空展翼[N];中國青年報;2018年

7 萊文;推動我國無人機產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[N];中國質(zhì)量報;2018年

8 本報記者 王建鵬;極飛科技點燃“農(nóng)業(yè)飛翔”夢想[N];中國農(nóng)機化導報;2018年

9 本報記者 王玉東;極飛科技助農(nóng)業(yè)數(shù)字化成效顯著[N];農(nóng)資導報;2018年

10 記者 常斐;中航(成都)無人機系統(tǒng)股份有限公司揭牌成立[N];成都日報;2018年

相關博士學位論文 前10條

1 薛武;無人機影像定位優(yōu)化技術(shù)研究[D];戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學;2017年

2 孟凡琨;無人機目標跟蹤與避障研究[D];長安大學;2018年

3 王勛;基于擬態(tài)物理學的無人機編隊控制與重構(gòu)方法研究[D];國防科學技術(shù)大學;2016年

4 徐淑芳;基于連通性的無人作戰(zhàn)網(wǎng)絡關鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學;2017年

5 匡敏馳;尾座式推力矢量無人機飛行控制方法研究[D];清華大學;2017年

6 紀曉婷;基于概率模型檢驗的無人機不確定決策理論與方法研究[D];國防科學技術(shù)大學;2016年

7 鄧海強;翼身融合布局無人機總體多學科設計優(yōu)化研究[D];南京航空航天大學;2017年

8 呂迅z

本文編號：2708168