【摘要】：近年來,無人機技術(shù)得到了極大的發(fā)展,其廣泛應(yīng)用于軍事、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等領(lǐng)域。目前,單架無人機技術(shù)日趨成熟,其可以滿足一些要求簡單的飛行任務(wù),但是不能滿足工作量大、任務(wù)區(qū)域復(fù)雜的一些飛行任務(wù)。為了解決單架無人機在各行業(yè)的應(yīng)用不足,各個科研機構(gòu)等開始研究無人機集群飛行。針對單架無人機無法完成復(fù)雜任務(wù)的情況,本文在分析目前各個科研機構(gòu)以及高校的無人機組群飛行控制技術(shù)研究基礎(chǔ)上,采用了長機-僚機的編隊飛行策略對本文的無人機集群飛行控制方案進行研究分析。論文研究中采用Nuttx操作系統(tǒng),對單架無人機的軟件控制系統(tǒng)進行了相應(yīng)的設(shè)計,采用功能相同的傳感器模塊對傳感器進行冗余備份,對其采集的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的濾波處理,保證了無人機飛行的穩(wěn)定性;使用ZigBee無線模塊組成無人機通訊鏈路組網(wǎng);采用Mavlink通訊協(xié)議以及環(huán)型令牌通訊策略,保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆�(wěn)定性;采用蟻群算法對長機任務(wù)路徑進行規(guī)劃,僚機按照集群編隊算法跟隨長機飛行;采用安全球策略避免機-機沖撞問題。為驗證相關(guān)設(shè)計的可行性,本文制作一架固定翼和多架四旋翼無人機,測試了無人機的基本功能、飛行穩(wěn)定性和無線通訊鏈路。測試結(jié)果表明本文設(shè)計的無人機軟硬件系統(tǒng)能夠應(yīng)用于集群編隊飛行。最后,通過三架四旋翼無人機對固定翼無人機集群編隊飛行算法進行相應(yīng)的模擬測試,研究結(jié)果表明本文的集群編隊飛行算法可以實現(xiàn)長機-僚機組群編隊飛行控制,對固定翼無人機設(shè)計及其組群飛行控制技術(shù)研究具有參考意義。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V279;V249.1
【圖文】：

．，？邋－Ａｉ逡逑悘逡逑圖１．丨“蜂鳥”集群飛行逡逑２０１３年６月，瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院教授ＲａｌＴａｅｌｌｏ邋Ｄ’Ａｎｄｒｅａ和他的Ｆｌｙｉｎｇ邋Ｍａｃｈｉｎｅ逡逑Ａｒｅｎａ邋（飛行競技場）成員展示了他們所研制的可協(xié)同工作四旋翼無人機［氣他們采用逡逑圖像處理無線通訊等關(guān)鍵性技術(shù)，在室內(nèi)設(shè)置多個運動圖像傳感器，在無人機機身上安逡逑裝指示小球，攝像機捕捉到指示小球的信息，并將數(shù)據(jù)傳輸給總控制端，由控制端分析逡逑出無人機的飛行運動數(shù)據(jù)，包括無人機的室內(nèi)相對位置、高度、速度和加速度等。將這逡逑些信息數(shù)據(jù)輸入到設(shè)計好的模型算法中，得出飛行器的完成當前動作的油門控制量，實逡逑現(xiàn)無人機自動控制技術(shù)。實驗對無人機協(xié)同工作技術(shù)進行了展示。如圖１．２所示，演講逡逑者將手中的小球拋向網(wǎng)中，運動圖像傳感器計算出小球的運動軌跡，并推算出三架無人逡逑機的位置調(diào)整

出無人機的飛行運動數(shù)據(jù)，包括無人機的室內(nèi)相對位置、高度、速度和加速度等。將這逡逑些信息數(shù)據(jù)輸入到設(shè)計好的模型算法中，得出飛行器的完成當前動作的油門控制量，實逡逑現(xiàn)無人機自動控制技術(shù)。實驗對無人機協(xié)同工作技術(shù)進行了展示。如圖１．２所示，演講逡逑者將手中的小球拋向網(wǎng)中，運動圖像傳感器計算出小球的運動軌跡，并推算出三架無人逡逑機的位置調(diào)整，由此三架無人機實現(xiàn)了協(xié)同工作接住小球［１３］。進一步表明多無人機協(xié)同逡逑技術(shù)的可行‘１＾邐逡逑圖１．２三架無人機協(xié)同互動逡逑美國國防部于２０１７年１月９日宣布，國防戰(zhàn)略能力辦公室（ＳＣＯ）同海軍空中系逡逑３逡逑

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