隨著四旋翼無人機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,越來越多的四旋翼無人機(jī)被應(yīng)用到民用場(chǎng)景或軍事領(lǐng)域中,由于單個(gè)無人機(jī)的工作能力及效率有限,難以完成一些復(fù)雜的任務(wù)。而多無人機(jī)協(xié)同工作可以提高工作效率,能夠完成更加復(fù)雜的任務(wù),在對(duì)未知環(huán)境探測(cè)、受災(zāi)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)搭建、惡劣環(huán)境搜救以及貨物搬運(yùn)等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于無線Mesh通信網(wǎng)絡(luò)的多四旋翼無人機(jī)分布式自主編隊(duì)的方法。論文的主要工作包括:1、基于開源飛控的開放性和可擴(kuò)展應(yīng)用的特點(diǎn),采用了三臺(tái)DJI M100組建了多四旋翼無人機(jī)編隊(duì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),開發(fā)了基于ROS的具有可拓展性和可移植性的軟件系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,搭建了基于XBee無線模塊的多四旋翼無人機(jī)通信網(wǎng)絡(luò),并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了多個(gè)無人機(jī)之間能夠進(jìn)行穩(wěn)定的數(shù)據(jù)通信。2、考慮到編隊(duì)飛行時(shí)的安全問題,采用超聲波傳感器進(jìn)行測(cè)距,研究了人工勢(shì)場(chǎng)避障算法在無人機(jī)飛行中的應(yīng)用。仿真實(shí)驗(yàn)中研究了算法的參數(shù)選取,仿真結(jié)果驗(yàn)證了避障算法的可行性。實(shí)際的飛行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所搭建的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無人機(jī)在飛行過程中自主規(guī)避障礙物,完成航跡飛行任務(wù)。3、利用XBee 900HP模塊組建了無線Mesh通信網(wǎng)絡(luò),采用PID控制... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 多無人機(jī)編隊(duì)飛行國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 多無人機(jī)編隊(duì)飛行國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 多四旋翼無人機(jī)編隊(duì)控制研究現(xiàn)狀
    1.3 研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排
        1.3.1 研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 章節(jié)安排
第2章 多四旋翼無人機(jī)編隊(duì)平臺(tái)搭建
    2.1 四旋翼無人機(jī)硬件平臺(tái)
        2.1.1 四旋翼無人機(jī)選型
        2.1.2 四旋翼機(jī)載處理平臺(tái)選型
        2.1.3 無線通信模塊選型
        2.1.4 無人機(jī)硬件平臺(tái)搭建
    2.2 四旋翼無人機(jī)軟件系統(tǒng)
        2.2.1 基于ROS的軟件方案
        2.2.2 系統(tǒng)軟件架構(gòu)
    2.3 本章小結(jié)
第3章 多無人機(jī)編隊(duì)通信與控制方案
    3.1 無線通信網(wǎng)絡(luò)
        3.1.1 無線通信網(wǎng)絡(luò)介紹
        3.1.2 無線通信網(wǎng)絡(luò)組成
    3.2 無線通信功能測(cè)試
    3.3 多無人機(jī)通信功能測(cè)試
    3.4 分布式編隊(duì)控制方案
        3.4.1 編隊(duì)控制器設(shè)計(jì)
        3.4.2 基于Guidance的避障策略
    3.5 本章小結(jié)
第4章 單四旋翼無人機(jī)飛行避障
    4.1 無人機(jī)避障技術(shù)
        4.1.1 無人機(jī)檢測(cè)障礙物方案介紹
        4.1.2 超聲波測(cè)距
    4.2 避障算法介紹
        4.2.1 避障算法概述
        4.2.2 人工勢(shì)場(chǎng)避障算法
    4.3 單機(jī)避障總體方案設(shè)計(jì)
        4.3.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    4.4 人工勢(shì)場(chǎng)避障算法仿真與實(shí)控飛行
        4.4.1 算法仿真
        4.4.2 避障飛行實(shí)驗(yàn)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 多四旋翼無人機(jī)組網(wǎng)編隊(duì)飛行的實(shí)現(xiàn)
    5.1 系統(tǒng)軟件開發(fā)
        5.1.1 系統(tǒng)軟件流程圖
    5.2 啟動(dòng)機(jī)載處理平臺(tái)程序
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.3.1 雙機(jī)協(xié)同飛行實(shí)驗(yàn)
        5.3.2 多機(jī)編隊(duì)飛行仿真實(shí)驗(yàn)
        5.3.3 多四旋翼無人機(jī)組網(wǎng)編隊(duì)飛行實(shí)驗(yàn)
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]魯棒PI控制方法在無人機(jī)編隊(duì)飛行穩(wěn)定性中的應(yīng)用[J]. 張佳龍,閆建國(guó),呂茂隆.  飛行力學(xué). 2019(03)
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博士論文
[1]多無人機(jī)分布式協(xié)同編隊(duì)飛行控制技術(shù)研究[D]. 薛瑞彬.北京理工大學(xué) 2016
[2]基于信息一致性的多無人機(jī)編隊(duì)控制方法研究[D]. 朱旭.西北工業(yè)大學(xué) 2014
[3]無人機(jī)自主編隊(duì)飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用研究[D]. 萬婧.復(fù)旦大學(xué) 2009

碩士論文
[1]Qball-X4四旋翼無人機(jī)飛行控制和編隊(duì)控制研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 王可.西安理工大學(xué) 2018
[2]基于小型四旋翼的多無人機(jī)編隊(duì)飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 沈俊楠.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]多機(jī)器人領(lǐng)航—跟隨型編隊(duì)控制研究[D]. 陳傳均.杭州電子科技大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3154163