發(fā)布時間：2025-02-09 17:28

　　“人類對飛行的夢想是與生俱來的�！备黝愶w行器應(yīng)運而生。按照飛行器的螺旋槳布局結(jié)構(gòu)分類,飛行器可以分為固定翼、直升機、多旋翼等類型。近些年來,旋翼類飛行器在影視航拍、高�？蒲�、救災(zāi)滅火、農(nóng)林畜牧業(yè)、國防防務(wù)安全等眾多高新科技領(lǐng)域快速發(fā)展,其獨特的布局和使用方式使其在應(yīng)用過程當中具有其他類型飛行器無法替代的優(yōu)勢。其中,無人機室內(nèi)避障技術(shù)的研究在保護室內(nèi)人員的安全及無人機的安全具有重要的研究價值,而場景3D重建技術(shù)需要依靠飛行器搭載相機拍攝的圖像畫面,真實地還原出無人機所處的三維空間場景,對航空航天、古跡建筑三維重建、增強現(xiàn)實(AR)技術(shù)等諸多領(lǐng)域具有重要意義。本文介紹了國內(nèi)外無人機室內(nèi)躲避障礙物以及場景三維重建技術(shù)的研究發(fā)展現(xiàn)狀,設(shè)計了一種新型四旋翼無人機,并以此作為實驗平臺,研究了飛行器室內(nèi)躲避障礙物及場景三維圖形建模技術(shù),主要研究內(nèi)容如下。本課題首先介紹了多旋翼飛行器的分類,并介紹各類多旋翼飛行器的優(yōu)缺點及主要應(yīng)用領(lǐng)域范圍,給出了四旋翼飛行器的飛行動力學原理,確定了適合本課題的設(shè)計方案,根據(jù)飛行器的基本組成要素,設(shè)計出了創(chuàng)新型的機架與機翼結(jié)構(gòu),并對其結(jié)構(gòu)強度進行有限元分析,以滿足符合飛行...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究目的及意義
    1.2 多旋翼飛行器國內(nèi)外發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀
        1.2.1 多旋翼飛行器發(fā)展歷程
        1.2.2 多旋翼飛行器國外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 多旋翼飛行器國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
2 四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度分析
    2.1 多旋翼飛行器的選型
        2.1.1 +型多旋翼
        2.1.2 x型多旋翼
        2.1.3 Y3型與H4型多旋翼
        2.1.4 新型四旋翼飛行器的飛行原理
    2.2 新型四旋翼飛行器的方案設(shè)計
        2.2.1 機架
        2.2.2 電調(diào)
        2.2.3 正反槳
        2.2.4 飛控
    2.3 新型四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.3.1 設(shè)計要求
        2.3.2 機身結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.4 無人機結(jié)構(gòu)強度有限元分析與優(yōu)化
    2.5 本章小結(jié)
3 四旋翼飛行器的姿態(tài)解算及系統(tǒng)建模
    3.1 基于四元數(shù)算法的姿態(tài)解算
        3.1.1 四元數(shù)
            3.1.1.1 四元數(shù)的表達方式
            3.1.1.2 四元數(shù)的大小——范數(shù)
            3.1.1.3 四元數(shù)的運算
        3.1.2 四元數(shù)與坐標變換矩陣之間的關(guān)系
        3.1.3 四元數(shù)初始值的獲取和規(guī)范化處理過程
    3.2 四旋翼飛行器的數(shù)學建模
        3.2.1 四旋翼飛行器的運動學建模
        3.2.2 四旋翼飛行器的動力學建模
            3.2.2.1 線運動方程
    3.3 本章小結(jié)
4 飛行器室內(nèi)飛行躲避障礙物系統(tǒng)的設(shè)計
    4.1 障礙物的檢測
    4.2 無人機躲避障礙物系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
        4.2.1 超聲波傳感器
        4.2.2 超聲波避障板
        4.2.3 飛行控制系統(tǒng)與超聲波控制板通信
    4.3 避障策略的制定及飛行試驗
        4.3.1 避障飛行測試
        4.3.2 測試平臺的搭建
        4.3.3 US-100采集距離數(shù)據(jù)的處理
        4.3.4 避障飛行實驗
    4.4 本章小結(jié)
5 飛行器機載攝像頭室內(nèi)場景三維重建技術(shù)
    5.1 基于機器視覺的三維重建原理分析
    5.2 攝像頭的標定
        5.2.1 Kinect攝像頭簡介
        5.2.2 Kinect攝像頭的標定
    5.3 Kinect攝像頭的三維重建過程
        5.3.1 特征提取
            5.3.1.1 SIFT特征提取算法
            5.3.1.2 SURF特征提取算法
            5.3.1.3 SIFT算法和SURF算法的比較
        5.3.2 特征匹配
        5.3.3 三維點云變換矩陣的計算
    5.4 多幀RGB-D數(shù)據(jù)處理
    5.5 實驗效果分析
        5.5.1 單幀室內(nèi)場景效果圖的點云顯示
        5.5.2 RANSAC優(yōu)化初始匹配實驗結(jié)果
        5.5.3 基于SIFT算法和SURF算法重建效果的輸出對比
        5.5.4 基于SURF算法的多幀圖像三維重建
    5.6 本章小結(jié)
總結(jié)和展望
參考文獻
致謝
攻讀研究生階段發(fā)表的學術(shù)論文及科研成果



本文編號：4032604