本文關鍵詞：基于六旋翼無人機的PM2.5近地層垂直分布測量系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來國內霧霾天氣頻現(xiàn)且危害日益加重,霧霾污染已經(jīng)引起人們的高度關注,對于造成霧霾的主要元兇——PM2.5,國內已經(jīng)開展了廣泛研究。其中對PM2.5分布規(guī)律的研究較少,對PM2.5在空中垂直方向上的分布規(guī)律的研究更少,主要原因是難以獲取空中PM2.5測量數(shù)據(jù)。針對上述問題,本文設計一套基于六旋翼無人機的PM2.5近地層垂直分布測量系統(tǒng),該系統(tǒng)通過無人機搭載PM2.5測量模塊進行空中測量,測量模塊可通過無線傳輸系統(tǒng)將測量數(shù)據(jù)實時發(fā)回地面并進行保存。整個系統(tǒng)主要分為兩部分:多旋翼無人機和PM2.5測量單元。多旋翼無人機具有結構簡單、飛行穩(wěn)定、載重大等顯著優(yōu)點,且多旋翼無人機具有垂直起降和定點懸停的功能,特別適合做一些針對近地層垂直方向上大氣環(huán)境研究的測量實驗。本文設計制作了一架六旋翼無人機作為空中測量平臺,該無人機有效載重達2kg,由于無人機的飛控系統(tǒng)非常復雜,本無人機采用了APM國際開源飛控系統(tǒng)。由于目前電池能量密度有限,為了盡量提高無人機滯空時間,本文研究了旋翼與電機的工作力效,盡量使旋翼與電機在滿足載重需求的前提下達到最佳匹配。無人機的制作過程較為簡單,但后期調試過程較為復雜,本人花費了大量時間進行無人機的調試,穩(wěn)定可靠的無人機是整個系統(tǒng)成功的前提。PM2.5測量單元包括機載測量模塊和地面站PC端數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件兩部分。本文選用了質量較輕的光學PM2.5測量傳感器,采用了STM32開發(fā)平臺進行開發(fā),PC端PM2.5數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件采用了VB進行編寫。測量模塊功能開發(fā)好以后,為了驗證測量功能是否正常,本文做了大量測試進行模塊標定。最后進行的是系統(tǒng)測試,對0~150m垂直方向上的PM2.5進行了測量。
【關鍵詞】：PM2.5 六旋翼無人機 垂直 測量
【學位授予單位】：東華理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X84;V279
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 本課題選題背景及意義8
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀8-12
• 1.2.1 PM2.5 對人體的危害8-9
• 1.2.2 PM2.5 近地層垂直分布測量方法9-10
• 1.2.3 多旋翼無人機在大氣測量中的應用及發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.3 論文主要研究內容及關鍵技術12-13
• 1.4 文章節(jié)安排13-14
• 2 系統(tǒng)總體設計14-18
• 2.1 方案總體設計14-16
• 2.1.1 系統(tǒng)總體結構設計14-15
• 2.1.2 系統(tǒng)主要模塊選型15-16
• 2.2 方案開發(fā)流程安排16-17
• 2.3 本章小結17-18
• 3 六旋翼無人機設計18-46
• 3.1 六旋翼無人機的結構和飛行原理18-20
• 3.2 飛控系統(tǒng)組成及控制原理20-24
• 3.2.1 APM系統(tǒng)概述20-23
• 3.2.2 APM系統(tǒng)姿態(tài)控制原理23-24
• 3.3 無人機動力系統(tǒng)設計24-34
• 3.3.1 力效25-28
• 3.3.2 電機28-30
• 3.3.3 旋翼30-32
• 3.3.4 電池32-33
• 3.3.5 電調33-34
• 3.4 無人機通訊系統(tǒng)34-36
• 3.4.1 飛行參數(shù)數(shù)傳系統(tǒng)34-35
• 3.4.2 無人機手動遙控系統(tǒng)35-36
• 3.5 無人機組裝36-37
• 3.6 無人機調試37-44
• 3.6.1 飛控板傳感器校準37-39
• 3.6.2 無人機姿態(tài)校準39-42
• 3.6.3 無人機試飛42-44
• 3.7 本章小結44-46
• 4 PM2.5 測量系統(tǒng)設計46-60
• 4.1 PM2.5 機載測量模塊的開發(fā)46-54
• 4.1.1 測量模塊系統(tǒng)結構46
• 4.1.2 傳感器測量原理46-49
• 4.1.3 無線傳輸模塊49-50
• 4.1.4 軟件開發(fā)50-54
• 4.2 PC端數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件開發(fā)54-56
• 4.3 PM2.5 測量模塊的標定56-58
• 4.4 本章小結58-60
• 5 系統(tǒng)測試60-64
• 5.1 近地層PM2.5 垂直分布測量60-61
• 5.1.1 前期準備60-61
• 5.1.2 空中采樣61
• 5.2 數(shù)據(jù)處理及結論61-62
• 5.3 本章小結62-64
• 6 總結與展望64-66
• 6.1 總結64
• 6.2 展望64-66
• 致謝66-68
• 參考文獻68-72
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表（含錄用）的碩士學位論文72

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：基于六旋翼無人機的PM2.5近地層垂直分布測量系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：392513