野外监测折叠无人机

正设计说明:该无人机为大型六旋翼折叠多轴无人机,主要用于野外监测,森林草原防火监测,户外全景视频监控等领域,具有飞行载荷大、滞空时间长、可全景拍摄的特点。旋臂采用三幅折叠结构,每根支撑两个螺旋桨。折叠收缩后可紧密围绕在雷达天线的周围。载荷部分由三组可变焦摄像头实现了360°全景监控,并配备了红外热敏感应装置,     

四旋翼无人机轻量化结构改进设计

本文以垂直起降载运空投四旋翼无人机机身结构为研究对象,对四旋翼无人机机身结构优化改进。采用碳纤维复合材料,芳纶纤维材料和巴尔沙木材,保证强度有足够冗余的同时对四旋翼无人机机身进行轻量化改进设计。四旋翼无人机轴距是466mm,机架仅重50g,搭配使用10寸的APC螺旋桨,有效载荷可达3kg,可准确高效地在火山、地震和洪水灾区等危险环境中执行勘察、拍摄和运载物品等任务。     

小型四旋翼无人机系统在基层派出所的应用

本文针对基层派出所在日常警务工作中的需要,试验利用四旋翼无人机系统进行夜间巡逻、集会管控、重点区域排查等任务。本系统利用无人机方便灵活的视频采集功能,将其与4G无线通信设备结合使用,组成一个远距离视频传输系统,实现以派出所为中心覆盖整个辖区范围的移动监控,为公安干警提供实时现场情况及决策依据。     

籼粳杂交水稻多旋翼无人机辅助授粉流场特性分析

为了解决多旋翼无人机(UAV)在籼粳杂交稻辅助授粉过程中流场特性参数难以求解的问题,提出了一种基于湍流模型的流场特性分析方法,同时给出无人机授粉飞行作业轨迹设计深入研究的相关建议。以四旋翼农用无人机为例,通过纳维-斯托克斯(N-S)方程和压力耦合方程的半隐相容(SIMPLEC)算法,利用k-ε湍流模型,模拟四旋翼无人机在不同旋翼速度条件下旋翼风场的流场特性以及不同时刻花粉颗粒的运动轨迹。仿真结果表明,在旋翼模型处于悬停飞行状态下旋翼的最大速度位于外径边缘区域,沿四周扩散方向速度逐渐降低,靠近旋转轴的速度接近于0;在花粉模型中,当旋翼的转速增大时流场的速度也随之增大,花粉颗粒运动也加速扩散,即旋翼的转速越大,散粉的效率越高,能达到更好的授粉效果。田间实验表明,结合理论研究设计出的规划飞行路径可提高作业效率。     

四旋翼无人机建模与PID控制器设计

文中通过对四旋翼无人机的机体结构和飞行原理的认识,运用牛顿——欧拉法对四旋翼无人机进行动力学受力分析,在小角度转动下,建立了该无人机的数学模型。运用PID对其进行控制,通过无人机的数学模型,设计了双环PID控制器(内环姿态控制与外环位置控制),通过MATLAB仿真验证其有效性。     

小型四旋翼无人机飞行控制系统设计与实现

为进一步深入研究和开发小型四旋翼无人机搭建飞行控制实验系统,从硬件设计、软件开发和系统调试与飞行试验3个方面对搭建的小型四旋翼无人机飞行控制系统进行较为详细地阐述。飞行试验表明:所设计的飞行控制系统初步实现了对机体姿态的有效控制,为进一步研究自主飞行奠定了基础。     

二轴倾转旋翼无人机的设计及实现

该文结合多旋翼无人机和固定翼无人机的优点设计了二轴倾转旋翼无人机,这是一款摒弃传统设计观念的新型无人机。采用碳纤维复合材料以及巴尔沙木材,在最大程度减重的同时又保证了机体的强度。通过机载STM32处理器引导输出不同宽度的PWM波脉控制舵机带动发动机吊舱实现倾转。在垂直飞行姿态下,其最大推重比可达2,在水平飞行姿态下,其续航时间为52 min。其凭借着大推重比和高续航时间,可在山区、灾区等复杂环境中进行勘察、巡航等作业。     

基于滑模控制的四旋翼无人机姿态跟踪研究

由于应用广泛,四旋翼无人机近年来得到了众多科研人员的关注。本文首先利用Newton-Euler法建立了四旋翼无人机六自由度运动学和动力学模型,并在此基础上设计了基于反步法、滑模控制和动态面理论的姿态跟踪控制器:实际姿态与期望姿态间误差作为控制器输出,无人机所受合力与各方向力矩作为控制器输出。最后,通过Matlab对无人机控制系统进行数值仿真,仿真结果表明了所设计姿态控制器的可行性和有效性。     

基于STM32的X型四旋翼无人机设计

针对四旋翼无人机飞行姿态测量易受干扰、姿态解算和姿态控制输出误差大等问题,以飞行姿态稳定控制为目标,设计了一种基于STM32系列微控制器的X型四旋翼无人机。采用以双处理器、双陀螺仪和双加速度计为主的硬件架构,实时采集无人机飞行姿态信息,并结合基于四元数的互补滤波算法和串级PID控制算法对姿态信息分别进行解算和控制输出。实验结果显示:小角度扰动下,双陀螺仪和双加速度计姿态测量精度高,合理设置双环PID参数后,姿态角输出误差小。结果表明:双传感器硬件架构在姿态测量中的抗干扰性更强,设计的X型四旋翼无人机飞行性能较好,达到飞行姿态稳定控制的目的。研究结果对后续飞行控制系统的深入研究具有一定的指导作用。     

计算机视觉在无人机着陆中的应用

介绍了计算机视觉的定义和视觉系统的软硬件组成,总结了视觉导航在旋翼无人机着陆方面的研究现状,并对视觉导航在固定翼无人机着陆中的应用给予初步分析和介绍。     

基于动态运动基元的微小型四旋翼无人机路径规划

针对微小型四旋翼无人机的路径规划问题,引入运动学习框架,提出了一种基于动态运动基元的路径规划方法。该方法通过对给定运动样本的学习提取出运动基元,并将学习结果推广到新的飞行目标,从而泛化出相应的运动轨迹。有障碍物的情况下,在已有学习基础上通过设计耦合因子规划出避障路径,然后将规划的轨迹点集提供给微小型四旋翼无人机完成路径跟踪飞行任务。该路径规划方法的可行性通过微小型四旋翼无人机不同目标点的飞行任务仿真得到了验证。仿真实验还验证了该方法在三维空间进行有效避障的性能。     

无人机技术在影视航拍中的应用

在当前无人机技术以及影视文化产业蓬勃发展的大背景下,无人机航拍为影视拍摄提供了全新的角度和更多的可能,极大地丰富了影视作品的内容和画面,提升了作品的层次感和立体感。本文总结梳理了无人机航拍的历史发展过程,结合实际提出了常用于影视航拍中的多旋翼无人机系统的组成,分析了其优势和不足,最后总结了无人机在影视航拍中的典型应用方式。     

基于插补导航的全自主旋翼机设计与控制

为了解决传统旋翼无人机因手动遥操作而导致飞行不稳定的问题,研究了基于插补导航的全自主旋翼机的设计与控制方法。首先,根据导航系统和地面站,获得当前无人机与目标点之间的位置姿态关系;然后基于插补控制算法,利用机载控制器输出相应的能够控制无人机稳定飞行的脉冲宽度信号,实现脱离手动遥操作的四旋翼无人机全自主飞行控制。最后,通过全自主插补导航飞行仿真与实验,验证了该全自主无人机设计的可行性。结果表明,该全自主控制架构能够有效地模拟遥操作信号,实现无人机的全自主飞行控制,且具有更高的稳定性。     

无人机被动音频探测和识别技术研究

为解决近场空域低、慢、小旋翼无人机的安全威胁,提出基于音频信号分析的无人机探测识别方法。该方法采用改进流程和参数的梅尔频率倒谱系数(Mel-Frequency Cepstral Coeffi-cients,MFCC)和其一阶差分作为无人机音频的特征参数,结合提出的多距离分段采集法,通过训练高斯混合模型(Gaussian Mixture Model,GMM),建立多特征的无人机音频"指纹库",最后用特征匹配算法实现无人机的探测和识别。实验结果表明,所提出的方法在典型郊区环境中可实现150 m距离内无人机的探测和识别,识别率达到84.4%。     

计量表计与热网损的实践与探讨

我公司现有外供汽用户92家,其中使用旋翼式流量计的用户为75家,使用涡街式流量计的用户为17家,旋翼式流量计在性能、控制等方面与涡街式流量计有一定的差距,势必造成较大的网损.     

基于15F2K60S2的农用无人机电源监控仪表设计

为解决农用无人机电源监控系统稳定性差、成本高、通信效果不好和功能单一等问题，设计了一种以嵌入式微处理器为核心的农用无人机电源监控仪表。该仪表以15F2K60S2嵌入式微处理器为平台，集成CS5460数据采集模块和ADM2483通信模块，在单片机C语言和汇编语言指令的基础上，结合仪表总体结构，设计开发了农用无人机电源监控仪表的硬件电路和软件程序。采用多功能校准仪、信号发生器和示波器等测试工具对所设计的电源监控仪表进行稳定性和可靠性实验，并分析了可能引起测量误差的原因。结果表明：该仪表具有良好的稳定性和可靠性，在0~500 V的输入电压范围内，其测量精度达到了工业标准2.0级要求，完全能满足农用无人机电源监控系统的需求。研究结果能为农用无人机电源监控系统后续更深入的研究提供一定的理论参考，给相关企业开发农用无人机电源监控系统提供有效指导。     

轻型四旋翼无人机声场特性研究

无人机声场特性直接反映无人机飞行过程中的稳定性和其他相关特性,该文通过构建测试平台对轻型四旋翼无人机在不同电流、距离下的声场进行测试;并对固定飞行高度下的无人机声场频率进行试验。试验结果表明:无人机声压强度与声音的传播距离呈对数关系;随着电流的增加,声压衰减系数逐渐减小;在无人机声场衰减模型中常数项基本保持不变,且只和环境相关。同时无人机飞行中声场频率集中在10 kHz左右;随着声场传播距离的增大,无人机声压剧烈减少。该研究可为无人机的相关研究与发展提供理论和实践的依据。     

面向环境适应性的无人机飞行姿态模拟器设计与仿真

针对无人机开展不同飞行姿态下的环境适应性试验,设计一种可以模拟旋翼无人机不同姿态的飞行模拟器,并采用联合仿真的方法对该模拟器进行虚拟仿真分析。首先,介绍飞行姿态模拟的结构设计及使用场景。然后,阐述联合仿真的技术方案,并分析伺服控制系统的基本原理。最后,搭建飞行模拟器的机-电联合仿真模型,建立基于速度闭环的控制系统,进行阶跃信号和正弦信号跟踪仿真。仿真结果显示:伺服系统的最大超调量为8.25%,最大调整时间为0.75 s。分析结果表明:设计的无人飞行姿态模拟可以有效模拟旋翼类无人机的飞行姿态,提出的联合仿真方法有效,具有实际的工程应用价值。     

警用无人机在高速公路救援中的系统设计

本文基于当今无人机应用领域的不断扩大,探讨将其应用于高速公路紧急救援中的可行性,为今后无人机在高速交通中的应用提出了展望。在对无人机研究现状和高速公路交警工作特点的调查基础上,尝试构建无人机平台与高速救援系统。从造型、功能等方面提出无人机平台的设计要求,设计具体的高速公路无人机救援流程。     

无人直升机跷跷板式旋翼结构的动力学分析

跷跷板式旋翼结构由于其结构简单,在小型无人直升机的主旋翼以及中大型直升机的尾桨上得到广泛使用。相较于全铰接式旋翼,跷跷板式旋翼呈现半刚性的特点,其对称桨叶的挥舞运动是联动的,该特点尤其表现在桨叶所受哥氏力的变化上。该文将旋翼桨毂和桨叶等效为刚体,重点关注挥舞和摆振橡胶的物理参数和相对位置对旋翼振动特性的影响,建立了旋翼的动力学简化模型,并对其运动方程进行了求解分析。最后以特定的工程实际参数对计算与结果进行了分析,得到各参数对旋翼动力学特性的影响曲线,得到了贴合工程实际的若干结论。