本文關(guān)鍵詞：小型四旋翼飛行器集群協(xié)作實驗平臺設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無人飛行器(UAV)協(xié)作技術(shù)是目前分布式人工智能的一個熱點研究領(lǐng)域,具有廣泛的應用前景。協(xié)作技術(shù)研究中的關(guān)鍵技術(shù)包括：動態(tài)環(huán)境約束下的路徑?jīng)_突預測方法、集群協(xié)同條件下的動態(tài)任務分配策略以及集群通信機制。協(xié)作技術(shù)研究中多使用軟件模擬仿真對理論和方法進行評估驗證,而缺少實際環(huán)境下的性能測試；針對上述問題,本文綜合運用現(xiàn)有研究結(jié)果,設(shè)計了一套基于小型四旋翼飛行器的協(xié)作實驗平臺,為協(xié)作技術(shù)研究中的關(guān)鍵算法提供物理測試環(huán)境。 實驗平臺由自行設(shè)計的四旋翼飛行器、任務協(xié)作系統(tǒng)以及遠程服務器三大部分組成。四旋翼飛行器的慣性測量單元由低成本的MEMS慣性元件組成,采用基于方向余弦矩陣的姿態(tài)測量算法；任務協(xié)作系統(tǒng)由搭載Linux系統(tǒng)的微型嵌入式硬件平臺Raspberry Pi和運行在Linux操作系統(tǒng)之上的定制軟件組成,負責完成任務調(diào)度、自組網(wǎng)絡(luò)路由維護等功能；遠程服務器主要是為方便實驗數(shù)據(jù)觀測和記錄而設(shè)計的,由任務管理器、實時狀態(tài)顯示以及通信接口三個模塊組成。 論文最后是對多飛行器協(xié)作實驗平臺進行功能驗證。首先對四旋翼飛行器的慣性測量單元進行了靜態(tài)測試和跟蹤測試；進而是對實驗平臺所采用的路由協(xié)議進行數(shù)據(jù)包分組投遞率、端到端延時以及路由負載等測試,以驗證自組織網(wǎng)絡(luò)性能；最后是針對整個平臺系統(tǒng)進行了多飛行器的編隊飛行實驗。
【關(guān)鍵詞】：多機協(xié)作 四旋翼飛行器 路由協(xié)議 慣性測量
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：V279;V216.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-11
• 1.1 選題背景8-9
• 1.2 小型四旋翼飛行器研究現(xiàn)狀9
• 1.3 本課題的主要工作及組織結(jié)構(gòu)9-11
• 2 實驗平臺總體結(jié)構(gòu)11-14
• 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分11-12
• 2.2 四旋翼飛行器組成結(jié)構(gòu)12-14
• 3 四旋翼飛行器硬件電路設(shè)計14-20
• 3.1 飛行控制板主控電路設(shè)計14-15
• 3.2 慣性測量單元設(shè)計15-18
• 3.3 掉電存儲電路設(shè)計18
• 3.4 電源電路設(shè)計18-20
• 4 四旋翼飛行器軟件設(shè)計20-34
• 4.1 飛行器軟件設(shè)計方案20
• 4.2 姿態(tài)算法設(shè)計與實現(xiàn)20-29
• 4.2.1 坐標系約定21
• 4.2.2 方向余弦矩陣的建立21-23
• 4.2.3 通過陀螺儀輸出計算方向余弦矩陣23-24
• 4.2.4 余弦矩陣歸一化處理24-25
• 4.2.5 漂移處理25-28
• 4.2.6 基于方向余弦矩陣的姿態(tài)算法實現(xiàn)28-29
• 4.3 控制器設(shè)計29-31
• 4.3.1 控制器結(jié)構(gòu)介紹29
• 4.3.2 PID控制算法29-31
• 4.4 UART通信模塊設(shè)計31-33
• 4.4.1 UART簡介31
• 4.4.2 通信模塊設(shè)計31-33
• 4.5 飛行姿態(tài)顯示模塊設(shè)計33-34
• 5 多飛行器協(xié)作系統(tǒng)設(shè)計34-52
• 5.1 協(xié)作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介34-35
• 5.2 硬件平臺介紹35
• 5.3 嵌入式Linux系統(tǒng)構(gòu)建35-40
• 5.3.1 Bootloader移植36-37
• 5.3.2 Linux內(nèi)核移植37-38
• 5.3.3 Linux根文件系統(tǒng)構(gòu)建38-40
• 5.4 飛行器間通信系統(tǒng)實現(xiàn)40-49
• 5.4.1 移動自組織網(wǎng)絡(luò)簡介40-42
• 5.4.2 AODV-UU路由協(xié)議分析42-46
• 5.4.3 AODV-UU移植46-47
• 5.4.4 無線網(wǎng)卡驅(qū)動移植47-49
• 5.5 遠程服務器設(shè)計49-52
• 5.5.0 任務管理器模塊49-50
• 5.5.1 實時狀態(tài)顯示模塊50
• 5.5.2 通信接口模塊50-52
• 6 實驗平臺測試52-57
• 6.1 姿態(tài)測量性能測試52-53
• 6.2 AODV路由協(xié)議仿真測試53-55
• 6.3 組隊飛行測試55-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻58-60
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況60-61
• 致謝61-62

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：小型四旋翼飛行器集群協(xié)作實驗平臺設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：465451