本文關(guān)鍵詞：四旋翼無人機防沖突系統(tǒng)設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 無人機組 沖突預(yù)測 解脫策略 導(dǎo)航模塊 ADS-B

【摘要】：研究了基于PID算法的四旋翼無人機控制方法,分析了四旋翼無人機性能參數(shù)及飛行環(huán)境參數(shù)對控制系統(tǒng)性能的影響,通過仿真分析證明了算法的有效性。針對同一區(qū)域內(nèi)多架無人機統(tǒng)一作業(yè)問題,提出一種無人機沖突預(yù)測及解脫算法。通過讀取傳感器參數(shù)(姿態(tài)、位置、高度),計算出無人機之間的沖突概率。根據(jù)得到的概率,分析出航行階段存在沖突的成員,做出實際有效的解脫策略應(yīng)對。若是有沖突跡象,無人機根據(jù)解脫算法做出以下應(yīng)對措施:高度調(diào)整、航向調(diào)整和速度調(diào)整。開發(fā)出一款面向無人機組監(jiān)管領(lǐng)域的防沖突系統(tǒng)平臺,由兩部分組成:具有自動駕駛能力的飛行部分、負責(zé)監(jiān)管的地面站部分。分析了該平臺的功能需求,硬軟件要求,并進行了平臺硬、軟件系統(tǒng)的初步設(shè)計,構(gòu)建了初步的防沖突系統(tǒng)控制框架。飛行部分由飛行管理單元(FMU)、傳感器測量單元(IMU)、電源系統(tǒng)管理單元(PSM),ADS-B通訊器、北斗II代導(dǎo)航模塊、GPRS通信模塊組成;FMU通過IMU及導(dǎo)航模塊獲取無人機高度、航向、速度、經(jīng)緯度信息,通過ADS-B接收機接收空域民航客機位置信息來自主避讓客機。地面站部分通過GPRS與無人機部分通信,負責(zé)面板顯示、參數(shù)設(shè)置及沖突避讓算法計算。實驗證明,地面站系統(tǒng)能夠獲取下傳的無人機姿態(tài)和路徑信息,如遇算法內(nèi)的路徑?jīng)_突則根據(jù)算法重新規(guī)劃路徑,更新到無人機系統(tǒng);無人機也能夠做出響應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：無人機組 沖突預(yù)測 解脫策略 導(dǎo)航模塊 ADS-B
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V279
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 課題研究背景9-11
• 1.2 課題研究目的11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀12
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 課題研究內(nèi)容13-14
• 第二章 四旋翼無人機非線性模型14-29
• 2.1 引言14
• 2.2 飛行原理介紹14-15
• 2.3 非線性建模15-19
• 2.3.1 模型建立條件15-16
• 2.3.2 轉(zhuǎn)化矩陣構(gòu)建16
• 2.3.3 作用力及力矩計算16-18
• 2.3.4 非線性模型18-19
• 2.4 PID算法的飛控模型19-29
• 2.4.1 模型分析19
• 2.4.2 模型建立19-24
• 2.4.3 仿真驗證24-29
• 第三章 無人機防沖突算法研究29-38
• 3.1 引言29-30
• 3.2 無人機沖突的檢測算法研究30-33
• 3.2.1 無人機沖突位置的計算30-31
• 3.2.2 無人機沖突距離的計算31
• 3.2.3 無人機沖突概率的計算31-32
• 3.2.4 仿真測試32-33
• 3.3 無人機沖突的避讓算法研究33-38
• 3.3.1 高度調(diào)整避讓方案33-34
• 3.3.2 航向調(diào)整避讓方案34-35
• 3.3.3 速度調(diào)整避讓方案35
• 3.3.4 最優(yōu)避讓方案35-38
• 第四章 四旋翼無人機防沖突系統(tǒng)的平臺搭建38-66
• 4.1 引言38
• 4.2 平臺整體框架38-40
• 4.2.1 平臺結(jié)構(gòu)38-39
• 4.2.2 平臺功能39
• 4.2.3 平臺設(shè)計原則39-40
• 4.3 飛控系統(tǒng)設(shè)計40-50
• 4.3.1 工作原理40-41
• 4.3.2 飛行系統(tǒng)硬件設(shè)計41-44
• 4.3.3 飛控系統(tǒng)軟件設(shè)計44-50
• 4.4 ADS-B系統(tǒng)的設(shè)計50-56
• 4.4.1 工作原理50
• 4.4.2 發(fā)射機硬件設(shè)計50-52
• 4.4.3 接收機硬件設(shè)計52-53
• 4.4.4 接收機軟件設(shè)計53-56
• 4.5 GPRS無線系統(tǒng)設(shè)計56-59
• 4.5.1 工作原理56-57
• 4.5.2 硬件設(shè)計57-58
• 4.5.3 軟件設(shè)計58-59
• 4.6 北斗II代導(dǎo)航定位系統(tǒng)設(shè)計59-62
• 4.6.1 工作原理59-60
• 4.6.2 硬件設(shè)計60-61
• 4.6.3 軟件設(shè)計61-62
• 4.7 地面站設(shè)計62-66
• 4.7.1 工作原理62
• 4.7.2 硬件設(shè)計62-63
• 4.7.3 軟件設(shè)計63-66
• 第五章 總結(jié)與展望66-68
• 5.1 總結(jié)66-67
• 5.2 展望67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻69-72
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文72-73
• 附錄73-79

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