發(fā)布時間：2022-01-22 16:46

　　旋翼無人飛行器體積小、結(jié)構(gòu)簡單、易于操控且能垂直起降,近年來被廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域,例如農(nóng)藥噴灑、公共安全、環(huán)境監(jiān)測、航空拍攝等。導(dǎo)航技術(shù)作為旋翼無人飛行器的關(guān)鍵技術(shù),對其應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境、正常完成任務(wù)起著重要作用。然而目前旋翼無人飛行器導(dǎo)航系統(tǒng)的機(jī)載慣導(dǎo)所使用的是精度較低的微機(jī)電慣性測量元件,其誤差會迅速發(fā)散,無法單獨(dú)提供高精度的導(dǎo)航信息,故該導(dǎo)航系統(tǒng)嚴(yán)重依賴全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System,GNSS）提供的定位信息。而隨著旋翼無人飛行器的火熱以及在各行各業(yè)中的深化應(yīng)用,不可避免地會遇到衛(wèi)星拒止的情況,如室內(nèi)環(huán)境、城市密集高樓群、峽谷密林等。因此當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航信息受到屏蔽甚至是人為干擾時,需要其他導(dǎo)航系統(tǒng)來輔助提供高精度、可靠、強(qiáng)魯棒性的導(dǎo)航信息,以提高復(fù)雜環(huán)境下旋翼飛行器導(dǎo)航系統(tǒng)的精度和自主性。基于上述原因,本文主要針對旋翼飛行器動力學(xué)模型開展深入的研究工作,并結(jié)合激光雷達(dá)同步定位構(gòu)圖（Simultaneous Localization and Mapping,SLAM）技術(shù),提高飛行器在衛(wèi)星拒止環(huán)境下的導(dǎo)航精度和性能。本文首先對目前衛(wèi)星... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

多旋翼無人飛行器常見類型圖

基于動力學(xué)模型輔助的多旋翼飛行器自主容錯導(dǎo)航方，研究人員采用不同的方案來對導(dǎo)航進(jìn)行輔助，其中一種加速度計(jì)陀螺儀慣導(dǎo)旋翼轉(zhuǎn)速傳感器 動力學(xué)模型濾波器磁力計(jì)速度姿態(tài)圖 1.3 典型的多旋翼飛行器動力學(xué)模型輔助導(dǎo)航結(jié)構(gòu)圖助導(dǎo)航作為一種新穎的自主導(dǎo)航方法，現(xiàn)處于實(shí)驗(yàn)室研究法國 Parrot 公司的 AR.Drone 四旋翼飛行器在進(jìn)行精確動模型/慣性導(dǎo)航融合方案來進(jìn)行速度估計(jì)[18]。

視覺導(dǎo)航方法有多種，可根據(jù)對地圖的依賴程度大致上分為基于已知環(huán)境地圖型、地圖構(gòu)建型、無需地圖型三種[26]。如果需要輸出精確的定位信息，則主要有視覺里程計(jì)(Visual Odometry,VO)[27]、光流法[28]和 SALM[29]三種。但是對于視覺導(dǎo)航技術(shù)而言，系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，成本較高且有效探測距離有限。應(yīng)用環(huán)境也有相應(yīng)的限制，首先光照條件要充足，其次特征紋理要豐富。而且一般來說視覺導(dǎo)航計(jì)算量較大，對機(jī)載計(jì)算機(jī)的性能要求較高，輸出頻率低，實(shí)時性較差，不適用于移動速度較快的載體。總的來說，目前大多數(shù)多旋翼無人飛行器采用的導(dǎo)航系統(tǒng)都依賴于 GPS 等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，但是由于衛(wèi)星信號容易受到干擾且在多種情況下無法使用，為了提高導(dǎo)航系統(tǒng)的適應(yīng)性與可靠性，動力學(xué)模型、激光雷達(dá)、視覺傳感器等能用于衛(wèi)星拒止環(huán)境下的導(dǎo)航技術(shù)不可或缺。例如英國華威大學(xué)、美國麻省理工學(xué)院(Massachusetts Institute of Technology，MIT)和中國 XIRO 公司研制的多旋翼無人飛行器均有使用視覺傳感器、激光雷達(dá)來提供其在衛(wèi)星拒止環(huán)境下的定位信息，如下圖所示。由于視覺導(dǎo)航技術(shù)由本課題組其他成員重點(diǎn)開展研究，本文將不再對其進(jìn)行展開分析。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]無人機(jī)航跡規(guī)劃及導(dǎo)航定位系統(tǒng)研究[D]. 王涵.浙江大學(xué) 2017
[3]基于改進(jìn)CKF的移動機(jī)器人定位與建圖研究[D]. 陶明.安徽工程大學(xué) 2016
[4]基于激光LIDAR的室外移動機(jī)器人三維定位與建圖[D]. 韓明瑞.東南大學(xué) 2016
[5]飛行器氣動模型輔助慣性導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 宋亦凡.南京航空航天大學(xué) 2015
[6]基于分布式粒子濾波的SLAM算法研究[D]. 武玫.北京工業(yè)大學(xué) 2013
[7]慣性/多衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)信息融合及故障檢測算法研究[D]. 王春霞.南京航空航天大學(xué) 2008
[8]微小型四旋翼無人直升機(jī)建模及控制方法研究[D]. 聶博文.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006



本文編號：3602551