無人機具有體積小、造價低、結(jié)構(gòu)簡單、機動性高等優(yōu)點,在災(zāi)難救援、地質(zhì)勘探、農(nóng)業(yè)植保等方面都具有廣泛的應(yīng)用,室內(nèi)環(huán)境下,無人機通常用于飛行表演伴舞、室內(nèi)搜索等。但在一些情況下,單個無人機由于自身功能的限制,在執(zhí)行任務(wù)時存在著很多不足,故而需要采用多個無人機協(xié)同完成任務(wù),以完成更加復(fù)雜、大規(guī)模場景下的應(yīng)用。多無人機的協(xié)同控制技術(shù)已成為控制領(lǐng)域一個非常重要的研究方向。無人機的編隊表演是無人機協(xié)同控制技術(shù)日趨成熟的條件下發(fā)展出來的新的應(yīng)用方向,有著廣泛的應(yīng)用場景。本文設(shè)計并實現(xiàn)了一套小型無人機室內(nèi)編隊飛行控制系統(tǒng)。針對傳統(tǒng)的無人機室內(nèi)定位精度低的缺點,本系統(tǒng)結(jié)合地標式視覺基準系統(tǒng),采用視覺定位的方法實現(xiàn)了多無人機的編隊飛行控制。首先,在地面鋪設(shè)好視覺基準標簽,利用無人機下置攝像頭采集標簽并傳輸至服務(wù)端計算無人機的位置與姿態(tài)信息,大大提高了定位精度。其次,在飛行過程中,針對視覺定位方法頻率低、延遲大的問題,結(jié)合微分路徑的方式降低圖像處理頻率,并通過導(dǎo)航信息補償提高定位頻率,改進了傳統(tǒng)的比例微分控制方法以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。最后,采用基于相對位置的分布式主從跟隨控制方法完成了對多個無人機編隊飛行的控制... 

【文章來源】：北京郵電大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題背景
    1.2 研究內(nèi)容
        1.2.1 基于視覺的無人機室內(nèi)定位方法
        1.2.2 單機軌跡控制算法
        1.2.3 多機編隊控制算法
        1.2.4 系統(tǒng)的整體實現(xiàn)
    1.3 結(jié)構(gòu)安排
    1.4 本章小結(jié)
第二章 相關(guān)技術(shù)介紹
    2.1 基于視覺的室內(nèi)定位技術(shù)
        2.1.1 Apriltag
        2.1.2 Flyzone
        2.1.3 圖像處理與解碼技術(shù)
    2.2 PID控制器
    2.3 編隊飛行隊形控制策略
    2.4 編隊飛行信息交互策略
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于視覺的編隊飛行控制方法
    3.1 編隊飛行控制系統(tǒng)整體框架
    3.2 基于視覺的定位方法
    3.3 單機軌跡跟蹤算法
    3.4 多機編隊控制算法
    3.5 本章小結(jié)
第四章 編隊飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
    4.1 開發(fā)環(huán)境
        4.1.1 硬件設(shè)備
        4.1.2 軟件開發(fā)環(huán)境
    4.2 系統(tǒng)總體設(shè)計
    4.3 系統(tǒng)組網(wǎng)與通信
    4.4 基于視覺的定位模塊的設(shè)計與實現(xiàn)
    4.5 單機軌跡跟蹤模塊的設(shè)計與實現(xiàn)
    4.6 多機編隊控制模塊的設(shè)計與實現(xiàn)
    4.7 用戶界面的設(shè)計與實現(xiàn)
    4.8 無人機仿真建模
    4.9 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)測試與性能分析
    5.1 實驗環(huán)境
    5.2 功能測試實驗
    5.3 性能測試實驗
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 未來工作展望
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種基于視覺的小型無人機室內(nèi)編隊飛行系統(tǒng)設(shè)計[J]. 楊勇,梁建宏,張代兵.  機器人技術(shù)與應(yīng)用. 2017(02)
[2]多無人機協(xié)同編隊飛行控制研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 宗群,王丹丹,邵士凱,張博淵,韓宇.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2017(03)
[3]基于PD算法的四旋翼飛行器控制系統(tǒng)研究[J]. 侯永鋒,陸連山,高尚德,劉雨生.  機械科學(xué)與技術(shù). 2012(03)
[4]無人機編隊隊形保持變換控制器設(shè)計[J]. 鄧婉,王新民,王曉燕,肖亞輝.  計算機仿真. 2011(10)
[5]雙目視覺的立體標定方法[J]. 劉俸材,謝明紅,王偉.  計算機工程與設(shè)計. 2011(04)
[6]無人機編隊隊形保持控制器的分散設(shè)計方法[J]. 何真,陸宇平.  航空學(xué)報. 2008(S1)
[7]基于勢函數(shù)的多機器人系統(tǒng)的編隊控制[J]. 賈秋玲,閆建國,王新民.  機器人. 2006(02)
[8]基于Matlab/Simulink的航天器姿態(tài)動力學(xué)與控制仿真框架[J]. 周黎妮,唐國金,羅亞中.  系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2005(10)

碩士論文
[1]基于Agent的民航飛行新技術(shù)仿真驗證研究[D]. 麻麗俊.南京航空航天大學(xué) 2018
[2]基于自適應(yīng)控制的無人機編隊控制研究[D]. 許玥.南京航空航天大學(xué) 2018
[3]基于Mesh通信網(wǎng)絡(luò)的四旋翼編隊控制平臺研究與實現(xiàn)[D]. 程鵬.浙江大學(xué) 2017
[4]單/多四旋翼無人機系統(tǒng)平臺的設(shè)計及若干應(yīng)用的研究[D]. 沈洪梁.浙江大學(xué) 2016
[5]小型無人機網(wǎng)絡(luò)化飛行控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 習(xí)業(yè)勛.中南大學(xué) 2014



本文編號：3192173