近年來,多旋翼無人機由于自身靈活、成本低、控制簡單,應用范圍也越來越廣泛,其在航拍、植保、電力巡檢、目標跟蹤等領域都有巨大的應用價值與研究價值,而這些都對無人機導航、避障、路徑規(guī)劃也逐漸做出了一定的要求。如何讓無人機面對各種復雜情況,做出自動規(guī)避障礙物與自主飛行的動作并且還可以保持自身的高度是保障無人機安全執(zhí)行任務的關鍵。本文以四旋翼無人機的精準測高策略以及避障策略為研究主題進行了深入研究:（1）本文簡單介紹了無人機的基本組成、飛行原理,分析了其受力情況,為了實現(xiàn)四旋翼無人機的各種功能,推導并建立的四旋翼無人機的動力學模型。同時,介紹了Pixhawk飛行控制器以及與機載計算機組合實現(xiàn)四旋翼無人機更加復雜的功能的相關知識。（2）針對四旋翼無人機的精準測高策略,分析了二步延遲時空算法存在的一些問題,并在此基礎上改進了二步延遲時空算法,并結合卡爾曼濾波,提出了一種多傳感器信息融合的精準測高的策略;針對四旋翼無人機的避障策略,分析了VFH系列算法存在的優(yōu)勢以及問題,并在基礎上提出了新的障礙物表示模型以及避障方向選擇的策略。（3）針對本文提出的旋翼無人機的精準測高與避障策略,利用ROS與Gaze... 

【文章來源】：西華師范大學四川省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 多傳感器信息融合測高技術研究現(xiàn)狀
        1.2.2 無人機相關避障算法研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內容及章節(jié)安排
第2章 四旋翼無人機相關技術
    2.1 四旋翼無人機的基本組成
    2.2 四旋翼無人機飛行原理
    2.3 導航坐標系
        2.3.1 地面NED坐標系
        2.3.2 機載NED坐標系
        2.3.3 歐拉角
        2.3.4 坐標變換
    2.4 動力學模型
        2.4.1 位置方程
        2.4.2 姿態(tài)方程
    2.5 飛行控制系統(tǒng)相關技術
        2.5.1 Pixhawk
            2.5.1.1 Nuttx操作系統(tǒng)
            2.5.1.2 PX4中間件
            2.5.1.3 PX4飛行控制棧
            2.5.1.4 MAVLINK協(xié)議
            2.5.1.5 PX4 offboard模式
    2.6 機載計算機及相關技術
        2.6.1 常用機載計算機
            2.6.1.1 Jetson TX2
            2.6.1.2 樹莓派
        2.6.2 機器人操作系統(tǒng)
    2.7 地面站
        2.7.1 Mission Planer
        2.7.2 QGround Control
    2.8 本章小結
第3章 四旋翼無人機精準測高策略研究
    3.1 數(shù)據(jù)采集模塊
        3.1.1 氣壓計
        3.1.2 超聲波
        3.1.3 加速度計
    3.2 多傳感器信息融合算法實現(xiàn)模塊
        3.2.1 改進二步延遲時空融合算法
        3.2.2 卡爾曼濾波
        3.2.3 多傳感器信息融合模型
        3.2.4 數(shù)值檢錯
        3.2.5 第一層融合
        3.2.6 第二層融合
    3.3 本章小結
第4章 四旋翼無人機避障策略研究
    4.1 數(shù)據(jù)采集模塊
        4.1.1 激光雷達
    4.2 VFH算法分析
    4.3 自適應方向選擇算法
        4.3.1 可通行區(qū)域分析
        4.3.2 障礙物分析
        4.3.3 障礙物識別
        4.3.4 可通行方向分析
        4.3.5 避障方向選擇
    4.4 本章小結
第5章 實驗設計與分析
    5.1 仿真環(huán)境搭建
    5.2 仿真方案整體設計
    5.3 四旋翼無人機仿真實驗與分析
        5.3.1 四旋翼無人機的軟件在環(huán)仿真
        5.3.2 四旋翼無人機定高飛行仿真
        5.3.3 四旋翼無人機避障仿真實驗與分析
    5.4 本章小結
第6章 結論與展望
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于PIXHAWK的飛行控制系統(tǒng)設計[J]. 白祥,崔廣軍,趙海彬.  南方農(nóng)機. 2019(11)
[2]基于容錯卡爾曼濾波的校驗無人機精確測高法[J]. 胡丹丹,顧圓,高慶吉.  中國民航大學學報. 2019(03)
[3]基于激光雷達信息的無人機避障控制研究[J]. 王海群,王水滿,張怡.  激光雜志. 2019(12)
[4]基于樹莓派和Pixhawk的多旋翼無人機自主著陸系統(tǒng)的研究[J]. 魯青青,宋志強,陳豪.  電腦知識與技術. 2019(13)
[5]基于Pixhawk的無人機室內通道自主避障研究[J]. 楊旗,崔玉博,陳杰,王家楠.  內燃機與配件. 2019(07)
[6]面向無人車運動規(guī)劃問題的VFH算法[J]. 屈盼讓,薛建儒,朱耀國,肖鵬.  計算機仿真. 2018(12)
[7]一種針對VFH系列算法閾值敏感問題的改進策略[J]. 莊宇輝,趙成萍,嚴華.  四川大學學報(自然科學版). 2018(05)
[8]四旋翼無人機動力學分析[J]. 張怡萍,時涵.  科技經(jīng)濟導刊. 2018(19)
[9]基于多傳感器融合的多旋翼無人機近地面定位算法[J]. 王洲,楊明欣,王新媛.  成都信息工程大學學報. 2018(03)
[10]基于Pixhawk的四旋翼無人機視覺自定位系統(tǒng)研究[J]. 邱鵬瑞,袁希平,甘淑,張海濤,容會.  昆明理工大學學報(自然科學版). 2018(03)

博士論文
[1]無人飛行器自主檢測與避障技術研究[D]. 朱立華.東南大學 2016

碩士論文
[1]無人機行駛過程中障礙物檢測及避障處理研究[D]. 唐博文.廣西科技大學 2019
[2]基于ROS的機器人路徑導航系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 王輝.中國科學院大學(中國科學院沈陽計算技術研究所) 2019
[3]基于PX4的地面無人車避障系統(tǒng)及路徑規(guī)劃研究[D]. 姜瓊閣.北方工業(yè)大學 2019
[4]基于視覺的四旋翼無人機室內自主導航系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D]. 張鵬.電子科技大學 2019
[5]多旋翼無人機的自主避障、目標跟蹤及自主導航定位研究[D]. 袁瑞廷.南京航空航天大學 2019
[6]基于毫米波雷達與單目視覺融合的無人機自主避障系統(tǒng)[D]. 陳洪攀.西安電子科技大學 2018
[7]基于RealSense的無人機避障算法的設計與實現(xiàn)[D]. 王銳.北京工業(yè)大學 2018
[8]基于視覺的四軸飛行器自主避障系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D]. 閆曉東.電子科技大學 2018
[9]全方位移動機器人障礙感知與避障策略研究[D]. 張永超.東北林業(yè)大學 2018
[10]基于Pixhawk的植保無人機控制系統(tǒng)研究[D]. 蔣彪.湖北工業(yè)大學 2017



本文編號：3465347