四旋翼无人机自适应导航控制

研究四旋翼(Quadrotor)无人机导航控制问题。针对传统的四旋翼无人机导航控制方法的目标定位误差和实时性差问题,提出了基于CLOS技术的导航控制方法。采用CLOS技术所开发的导航控制系统使得四旋翼无人机能够在移动停机坪完成自主导航和着陆的任务,并详细研究了导航控制系统的设计和仿真。仿真结果显示了所设计的导航控制系统的性能和有效性,可应用于四旋翼无人机的实时导航。     

基于混合滤波的四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统设计

针对四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统抗干扰能力较差,控制性能较差的问题;文章提出基于混合滤波的四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统,优化设计了系统的硬件和软件部分;硬件部分设计主控制器,通过发生器输出的PWM波信号控制电速;设计传感器模块,测量姿态角与加速度等数据,采用双陀螺仪和双加速度计结构,避免共振对测量结果产生影响;设计电机驱动模块,选用X2216型无刷直流电机为运行提供较高的转速和响应速度;设计无线数据传输模块,选用3DR无线数据传输模块实时监测姿态信位置信息数据;构建基于混合滤波的四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统,对角速度数据、加速度数据等数进行融合改正,再运用互补滤波器对陀螺仪和加速度计进行信号检测和控制调度,得到精确的实时姿态角;采用姿态控制算法和串级PID控制策略,提高对系统的控制力,保证飞行的平稳;实验结果表明,基于混合滤波的四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统抗干扰性强、控制能力高以及响应速度快。     

四旋翼无人机飞行姿态模型参考自适应控制

四旋翼无人机具有机械结构简单、可垂直起降等优势,在各个领域都有极广泛的应用.经典控制算法如PID对无人机在受扰动或环境变化时的控制效果不理想,难以调节至平衡状态.论文对动力学建模加以适当简化,设计了自适应控制律,数值仿真实验结果表明,模型参考自适应控制能在很大范围内有效屏蔽干扰,验证该算法是有效的.     

四旋翼无人机编队控制器设计

为解决单架四旋翼无人机载重和续航能力不足,应用场合限制等问题,本文设计了一种基于PID控制方法的编队控制器,僚机获取长机位置后通过控制器得到指令速度,从而形成预设编队,仿真实验结果表明了该控制器的有效性.     

两种四旋翼无人机姿态解算算法仿真分析

近年来随着微电子技术和控制技术的发展,四旋翼无人机也得到了快速的发展,为了精确的得到四旋翼无人机的姿态角,从而提高无人机控制系统的控制精度,由传感器测到的信息需要进行解算处理,常用的解算算法有互补滤波算法和卡尔曼滤波算法。本文对两种常用的姿态解算算法原理进行推导并进行了仿真实验,实验结果表明两种解算算法均能优化所测得的信息,互补滤波算法可以有效融合陀螺仪和加速度计的特性从而提高滤波性能,在卡尔曼滤波算法中可以自由配置Q和R的值来调整观测信息和预测信息的权重。     

四旋翼无人机的高度控制

为实现对四旋翼无人机飞行高度的控制,采用气压高度计对高度信息进行反馈,同时使用竖直加速度数据进行补偿.为了减少由建模误差对控制效果产生的影响,并使系统具有较强的鲁棒性,设计了模型参考滑模控制器(MRSMC,model reference sliding mode controller),同时对于无法直接测量的状态量使用卡尔曼滤波器来进行推测.实验结果表明所设计的控制器具有良好的稳定性和鲁棒性.     

四旋翼无人机控制系统设计

目前无人机已广泛应用到各行各业,其中无人机的稳定控制一直是研究的核心。在飞控系统中各参数的选择对无人机的稳定控制有着至关重要的作用。以STM32微控制器为核心,利用MPU9250采集四旋翼无人机的姿态数据,配合卡尔曼滤波算法对传感器所采集的数据进行融合滤波,从而实现精准的姿态测量。根据飞行姿态结合PID控制算法,完成对四旋翼无人机飞行姿态的控制。     

基于拓扑优化的四旋翼无人机结构设计

为实现某四旋翼无人机的轻量化结构设计,采用Inspire进行拓扑优化设计,并对获得的拓扑优化结构进行静力分析和动力学分析。分析结果表明,通过拓扑优化方法获得的无人机结构应力分布合理,结构位移小且频率较高,满足静态和动态结构设计要求。研究结果可为实现低成本、轻量化的四旋翼无人机结构设计提供一条新的途径。     

四旋翼无人机的旋翼空气动力学建模与仿真

针对四旋翼无人机在不同飞行状态与不同姿态角状态下如何提升飞行稳定性的问题,提出了通过调整俯仰角来提升飞行稳定性的方法.首先建立了四旋翼无人机的机体坐标系与地面坐标系,运用动量理论、涡流理论及叶素理论,对四旋翼无人机的旋翼进行动力学分析,得到桨叶叶素所受到的空气动力及力矩,然后建立了各个旋翼空气动力学系数与飞行稳定性系数的数学模型,并使用MATLAB进行了仿真,得出各个旋翼空气动力学系数在不同飞行状态下的变化情况.最后进行了实际飞行检测,得出四旋翼无人机在飞行过程中,俯仰角保持在[-5°,5°]内,能有效提高飞行稳定性.     

基于多线程技术的高性能无人机地面站视景引擎研究

针对无人机一站多机的应用需求,本文提出了一种基于多线程技术的新型无人机地面站视景引擎架构。该引擎架构充分利用计算机硬件多核化的优势,提出了三个独立线程模块的新型视景引擎架构,分别设计了其中的视景逻辑线程、渲染线程、资源加载线程等线程模块,形成了一个能适应一站多机视景性能要求的无人机地面站的多线程视景引擎。目前该设计已成功地应用于基于DirectX底层技术的某型无人机地面站,实践证明了该引擎的高性能。     

无人机平台下的行人与车辆目标实时检测

在无人机图像中快速准确地检测行人和车辆是一项有意义但又极具挑战的任务,其广泛应用于军事侦察、交通管制以及偏远地区救援等任务中.然而,由于无人机属于小型移动设备,其内存和计算能力非常有限,使得如何保证其检测实时性一直是难题.针对SSD算法模型过大、运行内存占用量过高、很难在无人机设备上运行的问题,精心设计了轻量级的基准网...     

无人机多跳自组网实时视频传输性能评估

基于当前无人机广泛采用的M-JPEG与MPEG-2视频编解码器,构建了实时半实物仿真环境,并基于此对无人机多跳自组网实时视频传输进行了性能评估。结果表明,实时条件下的M-JPEG编解码器无法支持多跳实时视频传输,而MPEG-2能够支持2跳至3跳的实时视频传输;在1~10跳的实时传输条件下,MPEG-2较之M-JPEG在分组投送成功率和解码率意义下的视频质量平均分别提高了55.69%和205.64%。相对于传统的单飞单控方式,无人机多跳自组网在将无人机系统的作用范围扩大4~9倍的同时能够支持实时视频传输。     

vSLAM在无人机平台上的发展研究综述

vSLAM(visual Simultaneous Localization and Mapping)是一种基于视觉传感器实现同时定位与建图的技术,不仅可为地面机器人提供服务,同时在无人机的定位导航中也有着非常重要的应用。对基于无人机的vSLAM发展概况进行整理研究,就其中几大关键方向的研究现状予以介绍,主要包括结合IMU、结合光流传感器的vSLAM,同时总结目前研究中仍存在的一些问题和不足之处。结合经典理论与最新研究动态,对基于无人机的vSLAM重点研究内容和未来发展方向提出了新的展望。     

基于Matlab／Simulink的无人机飞行仿真研究

该文以某小型无人机为研究对象,基于其数学模型,在Matlab／Simulink环境下并结合Stateflow的有限状态机实现了对该无人机飞行过程的仿真模拟。首先利用Matlab／Simulink,对小型无人机搭建了非线性数学模型,对其飞行控制律进行了研究;然后利用Stateflow模拟了无人机的飞行管理器,实现无人机多模态之间的转换;最后对无人机的控制规律进行了验证。其结果表明了该控制规律的合理性和有效性。     

无人机序列影像快速无缝拼接方法研究

以一种快速无缝的方式对测区影像进行拼接是保障无人机充分发挥机动灵活优势的关键。在无其他控制点的情况下,仅通过利用无人机序列影像和自身记录GPS信息对整个任务区影像进行快速无缝拼接。根据GPS记录的坐标信息对测区影像进行分块。使用GPU-SIFT算法对分块后影像进行匹配与误匹配剔除。提出一种具有较小时间开销的拼接缝消除算法。实验结果表明,该拼接方法在保证一定拼接精度的前提下,大大提高了拼接效率,可为突然自燃灾害等紧急情况下提供应急数据源。     

一种用于无人机室内定位的改进ORB光流算法

针对无人机室内无GPS的导航定位问题,结合ORB特征与LK金字塔光流,提出了一种改进的ORB特征光流算法.采用ORB算法提取每帧图像的特征点,送入金字塔中估计下一帧点集坐标;采用前后双向单追踪策略进行粗匹配;采用FLANN-KNN匹配规则和前后双向双追踪策略组成的精匹配,进行误匹配点集的滤除.通过多种场景提取效果和无人...     

多无人机系统分布式编队控制

利用具有虚拟领航者的二阶动态一致性协议讨论了三维空间内分布式无人机编队控制问题。利用反馈线性化的方法将无人机非线性动力学模型线性化,将控制输入转化为惯性坐标系中三个坐标轴方向的加速度。运用一致性算法求解线性化后的无人机模型,使无人机能够形成稳定的预期编队并跟随虚拟领航者沿特定航线以一定速度运动。定义了编队的误差函数并运用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性。仿真验证了模型和算法的有效性。     

无人机目标检测量子多模式识别优化算法

研究了现阶段无人机雷达探测技术的难点与方法,分析了量子多模式识别网络模型与算法,根据Grover算法优化理论,提出了基于相位旋转的量子多模式识别算法(PRQMPRA).优化算法避免了在带冗余项的量子多模式识别算法(RQMPRA)中两个相位旋转均为π会导致搜索成功概率降低的缺陷.利用三种数据集对误差反向传播算法(EBPA...     

基于改进概率地图的无人机实时避障研究

基于空间点采样的概率地图方法能够很好地表示出自由空间的连通性,该方法已在路径规划领域得到了成功的应用。但是,由于在由已得到的采样点基础上构造连通图时,需要检查图的边是否与障碍物发生碰撞,即进行相交检验,限制了概率地图的构造速度,难以满足在实际应用中的实时性要求。针对无人机路径规划问题,以等高线地图作为任务空间,提出了一种新的采样模型,在该模型框架下,依据适当的规则构造临近点集,便可以避免相交检验,提高了路径规划速度。