基于双目的物流无人机定点避障系统

文章针对四旋翼物流无人机在低空复杂环境下,由于环境遮挡,无法依赖GPS与光流实现安全精准定位悬停等问题,做出了相对应的设计。以四轴旋翼无人机为平台,使用树莓派4B为机载视觉处理平台处理英特尔追踪实感摄像头T265的位置和速度信息,使用内置V-SLAM算法,实现四旋翼无人机的高精度定点悬停,实现了无人机在无GPS环境下按照轨迹精确定位网格飞行。并且基于t265的双目摄像头可计算出深度图像数据,实现四旋翼无人机的简单避障功能。最终测试表明:无人机能够实现室内等无GPS环境下的自主精准飞行,以及可以在无人为干扰的情况下实现避障飞行。并且实现无人机的一键起飞,精确悬停等功能。     

迭代学习的四旋翼无人机重复航迹跟踪控制实验研究

新工科建设以强化学生的工程实践与创新能力的思想为指导,为应对新的要求并推进实验实践教学改革,设计一种适应于本科生工程实践训练的四旋翼无人机飞行实验平台。该实验平台结合机械、信号处理、自动控制等学科知识,以四旋翼无人机为研究对象,分析四旋翼无人机动力模型,研究和设计迭代控制算法。采用Simulink进行仿真,以北京航空航天大学可靠飞行控制组研发的RflySim无人机模拟器平台搭建所设计的实验平台。最后,进行现场实际测试和航迹跟踪飞行测试,测试结果符合实验的预期,且航迹跟踪准确。所设计系统易于激发学生的参与兴趣,能够有效提高学生的动手能力及工程实践技能。     

基于北斗导航的无人机系统设计

随着无人机技术的发展和成本的降低,无人机的应用越来越广泛, 被广泛应用于军事侦察、民用等领域。我国自主研发的北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)全球组网完成,可为无人机提供精确的位置、速度、姿态等飞行状态信息。本文研究设计了基于北斗导航的低成本微型四旋翼无人机,给出了无人机系统的总体和软硬件详细设计。研究了无人机姿态控制算法,给出了四旋翼无人机的运动方程和传递函数,对PID控制算法进行了仿真。并研究了无人机定高、定点控制算法,给出了仿真结果。对四旋翼无人机进行了实际飞行测试,结果表明：设计的无人机系统能够较好的控制飞行姿态,同时具有低成本、体积小等特点。     

民用无人机飞行轨迹测量方法及评估

飞行性能是无人机的核心所在,对其进行定量评价的直接方法是进行飞行轨迹参数测量。为了更准确、更有效地评测飞行轨迹参数,选取了最典型的多旋翼和垂直起降固定翼无人机样机,对飞行轨迹参数指标——航线控制精度、高度稳定性和最大平飞速度进行了测试和结果分析。同时针对测试过程中的测试问题进行梳理,给出改进措施和建议,为后续开展民用无人机测试提供参考和支撑。     

多无人机编队半实物仿真系统开发与应用

针对多无人机编队飞行试验的需求,文中开发一种半实物仿真系统,用以开展多机编队飞行的半实物仿真试验,并对编队功能和性能进行试验验证。根据无人机系统的组成和硬件配置,设计并构建半实物仿真系统的架构。针对机载传感器的接口类型完成仿真系统的硬件选型,并设计仿真电缆。基于被试无人机的气动参数和发动机参数,建立无人机的Simulink六自由度实时仿真模型,并开发部署相应的仿真环境和仿真软件。基于该仿真系统,进行8架无人机编队飞行的半实物仿真试验。试验结果表明,参试的8架无人机能够实现编队飞行的功能,并根据给定的不同队形的指令进行队形变换和保持。所设计系统不仅能在飞行试验前进行编队仿真验证和测试,还能对地面操作手进行飞行试验前的模拟训练。     

多旋翼无人机的嵌入式自主飞行控制系统设计的研究

本文在分析研究中,以多旋翼无人机作为研究对象,按照多旋翼无人机所在实际操作过程中所具有的特征,对于嵌入式自主飞行控制系统进行设计研究,让多种类别多旋翼无人机在实际飞行过程中,能够被嵌入式自主飞行控制系统所管理.     

基于串级PID控制算法的四旋翼无人机控制系统设计

四旋翼无人机相较于传统的固定翼无人机有着更好的机动性、稳定性。它能适应更加复杂的飞行环境,对操控者的操控技术要求比较低,因此近年来四旋翼无人机在各个领域得到了更加广泛的应用。勘察、救援、电力设备巡检等众多领域都可以看到它的身影。然而相较于传统的固定翼飞机,四旋翼无人机的飞行控制系统设计难度大幅度提升。系统本身具有耦合性强、非线性、驱动数量比自由度少等特点,这些系统本身的特点大大提高了四旋翼无人机控制系统的设计难度。基于相应的物理学和力学理论,首先给四旋翼无人机建立了数学模型;然后设计了四旋翼无人机控制系统的硬件电路部分,可以为四旋翼无人机控制算法的实现提供硬件支持;最后基于串级PID控制算法为四旋翼无人机设计了飞控系统。通过仿真飞行实验验证了控制系统具有很强的稳定性和抗干扰能力。     

一种W波段无人机微型SAR系统

随着轻小型无人机(UAV)日益发展,基于UAV平台搭载微型SAR系统的探测手段会给信息获取方式带来革命性的影响,这也对微型载荷提出了的更高的需求。针对这一需求,该文介绍了一种W波段UAV微型SAR系统,提出了基于锁相技术的线性调频源的设计方法,并对毫米波(MMW)介质集成波导天线、3维集成、运动补偿方法等关键问题进行研究,研制W波段无人机微型SAR系统原理样机,基于多旋翼无人机平台开展飞行成像应用试验。研究结果表明,原理样机在系统分辨率、体积、重量等方面具有处于业内领先水平,飞行试验获得了聚焦效果良好的高信噪比(SNR)图像。     

四旋翼无人机飞行控制系统设计研究

根据模块化思想分别对四旋翼无人机[1]硬件系统的控制器模块、传感器模块、电源模块、执行机构模块以及遥控器模块[2-3]进行了详细的阐述,并给出了相应的电路设计。根据硬件系统所需的要求设计了飞行控制系统软件方案总体流程图,最后根据图形化语言LabVIEW设计了一套基于四旋翼无人机飞行控制系统的显示界面用来实时采集四旋翼无人机飞行器姿态角的数据[4],通过转台实验分析证明,文中所设计四旋翼无人机飞行控制系统满足最初预期效果,为进一步研究奠定了理论基础。     

基于STM32的四旋翼无人机目标跟踪系统设计

本文针对四旋翼无人机的目标跟踪难点问题,设计了一种适用于多种场合的四旋翼无人机目标跟踪系统。该系统以STM32F407为核心,搭载九轴传感器、光流、气压计、OpenMV等模块,通过姿态解算和光流解耦合算法,计算出无人机精确的实时姿态和高度,并通过串级PID算法,实现稳定的飞行控制,在此基础上,通过OpenMV视觉模块进行颜色识别,确定目标位置。经实际测试四旋翼无人机能实现目标跟踪、可扩展性高、适应性强。     

小型四旋翼飞行器控制系统的设计与实现

当今四旋翼无人机得到了广泛的应用,如管网、巡视、航拍测绘等,与此同时四旋翼市场呈现出小型化的发展趋势。为了提供更多轻便型四旋翼的学习参考,文章设计了一款小型四旋翼飞行器,采用了STM32F103C8T6为主控制器,通过MPU6050传感器获取机体的飞行姿态,系统应用了串级PID控制算法实现了对四旋翼飞行器飞行姿态的调节。实验结果表明,系统较为稳定,该飞行器在飞行运动的过程中姿态较为稳定。     

八旋翼无人机系统设计及性能分析

本文以零度X4V2飞控为控制核心,以轴距为1200mm带电子收放脚架的机架为平台,选择动力装置为DJI 3508415KV电机,DJI CFP 15*5.5桨,DJI E1200,60A电调,供电选择酷点6S,16000mAh,放电倍率15C/30C的锂电池,设计一架可用于航拍、无人机驾驶员培训等方面的八旋翼无人机.实际测试表明:该无人机可以在航拍设备2Kg的情况下有效飞行20min以上,平飞速度大于5m/s,有飞行数据实时显示,自动导航,航线飞行,低电压LED报警等多种功能.     

基于Matlab/FlightGear的四旋翼无人机仿真实验平台设计

文章以六自由度四旋翼无人机模型为基础,设计并建立了基于FlightGear的仿真实验平台。该平台基于Matlab/Simulink实现无人机模型及控制系统的仿真设计,使用Statef low实现无人机起飞、轨迹跟踪飞行、返航、降落的模式切换,并与FlightGear进行对接,实现完整飞行场景下四旋翼无人机的三维实时可视化显示。     

六旋翼无人机编队快速终端滑模鲁棒控制

为了实现在复合干扰下六旋翼无人机编队的稳定飞行,提出了一种快速终端滑模鲁棒控制方法。首先,描述了领导-跟随编队拓扑结构并建立了六旋翼无人机的6自由度运动模型,然后,设计了编队外环控制律将编队指令转换为姿态指令,并通过设计编队内环控制律解算得到旋翼转速指令,最后,引入自适应律来估计复合干扰,实现了六旋翼无人机编队的稳定飞行。仿真实验结果表明：所提方法与滑模控制方法相比能够更加快速地实现六旋翼无人机的编队稳定飞行,最大轨迹误差仅为0.2 m,复合干扰最大估计误差仅为0.1 m/s²,表现出了更优的控制效果。     

基于梯度下降法的四旋翼无人机姿态估计系统

为解决四旋翼无人机在飞行时实时姿态测量的问题,提高姿态估计精度,设计了一种基于STM32的梯度下降姿态估计系统。该系统以STM32F427微处理器为主控制器,MPU6000和LSM303D作为姿态传感器,实现了对姿态传感器数据采集以及姿态解算。系统对加速度计、磁罗盘进行预处理,利用梯度下降滤波的方法估计误差四元数,从而修正陀螺仪积分误差,实现了姿态角的精确估计。最后,通过搭建的飞行实验平台,与Pixhawk飞控进行姿态角比较分析,实验结果表明:采用梯度下降法的姿态估计系统能够稳定有效地估计无人机的姿态,满足四旋翼无人机的飞行要求。     

基于FPGA的无人机撞击混凝土靶过载测试系统

针对当前无人机撞击混凝土靶过载试验测试过程复杂、成本高且存在测试盲区等问题,设计了一种无人机撞击混凝土靶过载测试系统。该系统以FPGA为主控单元,结合双平面工作方式的大容量FLASH芯片,实现过载测试数据的存储及回传,通过软件碰撞仿真和模型机试验确定传感器的选型和设备安装位置。该系统已成功应用到真机撞击试验,并测得撞击过载峰值为2502g,撞击速度198m/s,经实测试数据与仿真数据对比分析,验证了系统的可靠性。     

基于OpenMV的四旋翼无人机目标跟踪系统设计与实现

基于四旋翼无人机小巧便捷可控的特点,设计并实现了一种可识别并自动跟踪物体的四旋翼无人机系统,该系统采用STM32F407为主控芯片,综合光流模块、数传模块、OpenMV4模块和电机、螺旋桨等外围设备,采用姿态估算、色块跟踪解耦合、色块识别、滤波、坐标系转换、PID调节、前馈调节等算法实现四旋翼的识别与自动跟踪,使其可以在平稳飞行的同时,按照程序指令搜寻目标,并触发跟踪状态,完成自动跟踪。该四旋翼无人机系统灵巧便携,操作简单,通用性强,应用前景广阔。     

一种无人机载超视距通信系统

针对中、高空长航时无人机超视距通信系统普遍采用Ku频段卫星中继存在信号可用带宽有限、干扰源众多、机载端设备较大的现状,提出了一种基于Ka频段卫星的无人机超视距通信系统总体与分系统工程实现方案,并给出了关键设计要素。在详细推导链路计算公式基础上,以前向速率为51.2 kb/s、返向速率为8 Mb/s为例进行了链路余量预算与数值仿真分析,并与传统Ku频段方案在传输速率、抗干扰能力、天线口径等方面进行了分析比较。结果表明,在同等条件下所设计的系统性能可提高20%左右。飞行试验结果验证了该方案的合理性、可行性、有效性和工程可实现性,为无人机超视距通信系统总体设计和工程实现提供了思路与参考。     

多旋翼无人机任务系统

随着我国科学技术的不断完善,无人飞行载具,也受到了广泛的重视和应用,目前以应用到航空摄影、灾情监视、交通巡逻、治安监控等领域,随着市场应用趋势不断的发展,对于无人机的自动控制技术,提出了更多的要求,对此本文就无人多旋翼任务系统,结合其无人机定义,以及技术创新点等进行分析,希望对于我国多旋翼无人机市场的稳定发展,奠定良好的基础。     

分析影响环氧模塑料弯曲性能测试的主要因素

为了精确测试环氧模塑料的弯曲性能,利用万能试验机测试设备和国标GB/T1449-2005测试方法,变化测试条件进行测试和分析,样块的制备、试验跨度、加载速度、试验温度等因素对测试数据起到不同程度的影响。