多旋翼無人機已廣泛應(yīng)用于日常生活的諸多領(lǐng)域,如勘測、攝影、植保、物流等,這些應(yīng)用為人們生活帶來極大便利。越來越多的科研院所與企業(yè)機構(gòu)開始對無人機自主飛行技術(shù)展開研究,而避障能力是其不可或缺的一環(huán)。無人機避障技術(shù)的發(fā)展,一方面能夠提高無人機飛行的可靠性與安全性,另一方面能夠降低因無人機帶來的傷人風(fēng)險及財產(chǎn)損失,因此,研究無人機避障技術(shù)具有重要的理論意義與應(yīng)用價值�，F(xiàn)有的避障技術(shù)大多存在障礙物檢測表現(xiàn)不佳、避障動作反應(yīng)遲緩等問題,為此,本文針對四旋翼無人機避障技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)展開討論,主要內(nèi)容如下:首先,從系統(tǒng)的角度入手,分析了四旋翼無人機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及各個組成單元的功能。通過對無人機不同飛行姿態(tài)進行受力分析,闡述其飛行時的控制原理,并完成實際飛行實驗。其次,設(shè)計了一種圖像信息與激光雷達信息融合的障礙物檢測技術(shù)。利用本地數(shù)據(jù)集完成目標(biāo)檢測模型Yolov3的訓(xùn)練,并使用訓(xùn)練后的模型提取障礙物區(qū)域信息,同時,添加掃描式激光雷達,獲取障礙物距離信息。建立像素坐標(biāo)系、圖像坐標(biāo)系與相機坐標(biāo)系三者的轉(zhuǎn)換關(guān)系,實現(xiàn)障礙物從圖像至空間的三維映射。再者,在全局環(huán)境信息已知的基礎(chǔ)上,提出一種基于Dijkstr... 

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 多旋翼無人機發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 避障傳感器發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 路徑規(guī)劃技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.5 本文的主要工作
第二章 四旋翼無人機系統(tǒng)構(gòu)成、控制原理及飛行實驗
    2.1 四旋翼無人機系統(tǒng)構(gòu)成
        2.1.1 機械系統(tǒng)
        2.1.2 動力系統(tǒng)
        2.1.3 控制系統(tǒng)
    2.2 四旋翼無人機控制原理
    2.3 四旋翼無人機飛行實驗
    2.4 本章小結(jié)
第三章 圖像信息與激光雷達信息融合的障礙物檢測技術(shù)
    3.1 引言
    3.2 圖像信息處理
        3.2.1 Yolov3目標(biāo)檢測算法原理
        3.2.2 本地數(shù)據(jù)集的構(gòu)造
        3.2.3 Yolov3模型訓(xùn)練與性能測試
    3.3 激光雷達測距信息
    3.4 圖像信息與激光雷達信息融合策略
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于Dijkstra與改進粒子群算法的全局路徑規(guī)劃
    4.1 引言
    4.2 常用算法優(yōu)缺點剖析
    4.3 Dijkstra算法原理
    4.4 粒子群算法及其改進
        4.4.1 傳統(tǒng)粒子群算法
        4.4.2 多動態(tài)種群策略
        4.4.3 非線性衰減慣性權(quán)重策略
    4.5 Dijkstra與改進粒子群算法融合策略
    4.6 適應(yīng)度函數(shù)的構(gòu)造
    4.7 飛行環(huán)境建模及碰撞條件分析
        4.7.1 圓柱體、半紡錘體形障礙物及其碰撞條件
        4.7.2 立方體形障礙物及其碰撞條件
        4.7.3 三棱柱形障礙物及其碰撞條件
    4.8 仿真實驗與結(jié)果分析
    4.9 本章小結(jié)
第五章 基于障礙物區(qū)域信息的局部路徑規(guī)劃
    5.1 引言
    5.2 基于區(qū)域信息的實時避障策略
        5.2.1 無人機危險窗口的確定
        5.2.2 障礙物與無人機相交情況的確定
        5.2.3 無人機飛行方向及距離的確定
    5.3 仿真實驗與結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)檢測技術(shù)的研究綜述[J]. 羅元,王薄宇,陳旭.  半導(dǎo)體光電. 2020(01)
[2]關(guān)于路徑規(guī)劃的相關(guān)算法綜述[J]. 梁曉輝,慕永輝,吳北華,江宇.  價值工程. 2020(03)
[3]多旋翼無人機的發(fā)展歷程及構(gòu)型分析[J]. 王宇恒.  科技傳播. 2019(22)
[4]移動機器人路徑規(guī)劃算法綜述[J]. 霍鳳財,遲金,黃梓健,任璐,孫勤江,陳建玲.  吉林大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2018(06)
[5]解密多旋翼無人機的發(fā)展歷程[J]. 姜連濤.  第二課堂（A）. 2018(06)
[6]多旋翼無人機在戰(zhàn)場中的應(yīng)用及關(guān)鍵技術(shù)[J]. 萬慧,齊曉慧,馮長輝.  飛航導(dǎo)彈. 2016(10)
[7]Path planning based on sliding window and variant A* algorithm for quadruped robot[J]. 張慧,Rong Xuewen,Li Yibin,Li Bin,Zhang Junwen,Zhang Qin.  High Technology Letters. 2016(03)
[8]粒子群算法在非線性系統(tǒng)應(yīng)用中的早熟現(xiàn)象及其改進[J]. 肖媛,崔國民,彭富裕,周靜.  計算物理. 2015(06)

碩士論文
[1]基于機器視覺的無人機避障技術(shù)研究[D]. 王新東.西安電子科技大學(xué) 2018
[2]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(xué) 2018
[3]結(jié)合先驗知識的深度Q神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在室內(nèi)路徑規(guī)劃中的研究與應(yīng)用[D]. 茹琦.合肥工業(yè)大學(xué) 2018
[4]基于pixhawk的多旋翼無人機避障飛行系統(tǒng)研發(fā)[D]. 趙航.北方工業(yè)大學(xué) 2017
[5]基于超聲波測距與圖像信息相融合的旋翼無人機避障算法研究[D]. 任耀庭.電子科技大學(xué) 2016
[6]輸電線路無人機避障和檢測方法研究[D]. 劉世釗.華北電力大學(xué) 2016
[7]無GPS依賴的無人機定位方法及ROS實現(xiàn)研究[D]. 唐鄧清.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[8]一種四旋翼無人機控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)研究[D]. 姜成平.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[9]無人機電力巡線智能避障方法研究[D]. 徐華東.南京航空航天大學(xué) 2014



本文編號：3673200