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。     

基于SIM900A的基站无线监控系统

为了降低基站的日常运营管理成本,提高基站运营管理效率,实现对基站内关键设备的实时监控与维护,设计了一款基于SIM900A的基站无线监控系统。该系统采用AT89S52单片机和SIM900A模块进行无线数据传输,并对基站内的空调设备进行了实时的监控实验,取得了理想的测试效果。该系统具有运行稳定、抗干扰能力强、安装方便、成本低廉等优点,具有一定的实用价值和广阔的市场前景。     

四旋翼无人机斜面降落系统设计

对于复杂环境下四旋翼无人机(UAV)在斜面上完成精准降落,提出了一种新颖的系统框架。通过带有板载大疆Manifold,视觉传感器guidance的四旋翼无人机实现斜面平稳降落。采用比例—积分—微分(PID)控制方法对无人机的自主降落控制算法进行了优化,Manifold对获取的导航数据进行实时计算,四旋翼无人机可以精准到达降落点上空。提出通过代价函数筛选四旋翼无人机平台大疆(DJI) M100采集的数据,并采用反向补偿算法完成了在斜面上的精准降落。实验结果表明,所提算法能够有效保持四旋翼飞机在飞行时的位姿稳定,并能在斜面上精准降落。     

基于神经网络PID算法的四旋翼无人机优化控制

针对四旋翼无人机系统的时变性、非线性等问题,文中提出了一种基于神经网络PID的无人机姿态控制算法.该算法具有PID算法的强自适应能力和神经网络的强抗干扰能力.在建立四旋翼无人机刚体运动学模型和动力学模型基础上,搭建了四旋翼无人机MATLAB-Simulink姿态仿真控制模型,对比了神经网络PID控制算法与传统PID、串...     

无人机定位方案介绍

1.四旋翼无人机的结构形式旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向,四个旋翼处于同一高度平面,且四个旋翼的结构和半径都相同,四个电机对称的安装在飞行器的支架端,支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。结构形式如图1所示:     

MIMO中无人机基站的最优定位策略

无人机基站的概念已被应用于军事通信、人工智能和高密度网络等多种场景，缩短固定基站与活跃用户之间的无线链路距离，并在基础设施受损的拓扑中提供服务。文中讨论了无人机基站在多输入多输出无线网络设置中的最优定位问题，提出一种基于机器学习的低复杂度算法，通过最小化有源终端所经历的无线接收信号强度来优化无人机基站的位置。与欧几里德成本基准相比，该算法减少了系统中的传播损耗。     

基于ROS的无人机仿真控制研究

基于ROS的无人机飞行控制研究是目前无人机领域一项十分重要的研究内容。文章在ROS melodic中建立四旋翼无人机的Gazebo模型,其与Px4飞控、QGC地面站之间利用MAVLink建立稳定低耗的无线双向通信,对无人机的飞行与轨迹规划等功能进行研究。结果表明：文章在ROS中所仿真的四旋翼无人机能够实现人为控制飞行与轨迹规划等功能,并且理论数据与实际飞行数据误差小。     

串级PID控制在微型无人机姿态控制中的应用

微型四旋翼无人机是典型的多变量、非线性、强耦合、欠驱动运动系统,传统PID算法在微型四旋翼姿态控制系统中无法满足高精度的控制要求,因此提出使用串级PID控制算法,并在软件上编程实现,通过飞行测试,验证了串级PID控制算法的有效性,为无人机姿态控制提供了一条新思路。     

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。     

基于无人机视频联动的分布式光纤传感周界安防系统

本文构建一种基于双马赫曾德干涉仪的分布式光 纤传感技术周界安防监控系统和基于 四旋翼无人机具有视频跟踪功能的智能视频联动于一体的综合系统。该系统采用分布式光纤 扰动传感技术与无人机技术进行融合,分布式光纤传感技术基于双路马赫曾德干涉仪,利用 正反两路信号时延差进行定位;无人机为四旋翼无人机搭载ODROID机载计算机进行视频处理 。其中扰动传感系统监测各种入侵行为,并对信号处理对入侵进行定位,并发出报警信息。 无人机进行视频联动,无人机利用其“上帝视角”进行对入侵位置勘查,监测入侵行为,并 对入侵者进行实时跟踪。摄录入侵视频,并将其视频传输到终端。本过程,全程智能化、自 动化。经过实验测试,该系统定位精度能达到10m,四旋翼无人机飞行稳定,响应速度快, 全程自动摄录、自动返航,并能将摄录的视频实时传输给客户端。测试结果表明系统能够有 效实现对入侵的检测与定位,并能与无人机实现视频联动功能。本系统将分布式光纤传感技 术和智能无人机视频联动技术相融合,构成混合式智能型周界安防监控系统。     

无人机基站的飞行路线在线优化设计

针对离线的无人机(UAV)基站飞行路线设计无法满足随机的、动态的地面用户通信请求难题,该文研究了飞行路线在线优化设计算法。考虑单个无人机空中基站为两个地面用户提供无线通信服务,通过在线实时优化无人机的飞行路线实现最小化与地面用户的平均通信时延。首先,由于系统的无人机的状态和动作是连续的,将问题转化成一个马尔可夫决策过程(MDP);然后,把单次通信时延引入到动作价值函数中;最后分别采用强化学习中蒙特卡罗和Q-Learning算法来实现无人机的飞行路线在线优化。仿真结果表明,所提出的在线优化的平均时延性能优于“固定位置”和“贪婪算法”的时延计算结果。     

动环监控系统无线传输组网方案

随着移动通信行业的迅猛发展,基站覆盖率的提升,动环监控系统所能采用的传输资源环境也更加复杂。在很多基站传输条件下,动环监控系统没有可以使用的固定链路,无线传输成为必然的选择。同时,无线组网相比与2Mbit/s时隙等有线组网而言,有着灵活,可靠,覆盖率广,占用资源少,不会影响无线传输主业务等优势。无线组网在作为固网组网重要补充的同时,也逐渐成为动环监控系统组网的一个发展方向。短信和GPRS链路是两种最为常见的无线链路,不但易于网络组建,而且稳定可靠,能有效满足动环监控组网需求。本文将详细介绍目前动环监控中短信组网,GPRS方式组网,短信+GPRS混合组网等常见的短信和GPRS无线组网方案。     

基于短信和GPRS／CDMA-1X的基站动力环境远程监控系统

基于短信和GPRS／CDMA-1X的基站动力环境远程监控系统,充分利用了公共移动网络,克服了传统方式数据非实时性、通信性能差、组网不灵活、设备成本高等缺点。系统采用分层结构设计,借助短信和GPRS／CDMA-1X无线数据网络作为传输平台,并结合GIS技术,实现了对基站工作环境的实时、连续、无人值守监控,提高了基站维护的效率。     

基于openmv的无人机定点降落视觉识别技术研究

无人机广泛应用于军事、农业、交通运输等方面,具有巨大的应用潜力和广阔前景.受电池能量密度和能量利用效率等因素的制约,无人机机载电池没有足够的续航能力,发挥不了最大优势.为提高无人机的飞行续航能力,采用无线充电基站对无人机进行充电.为达到无线充电的最大充电效率,需要实现无人机精确降落.为了实现无人机的定点降落,提高定点飞...     

基于ZigBee的养老院医疗监护系统的设计

本文针对养老院老人的监护需求,设计了一种基于ZigBee的养老院医疗监护系统,同时介绍了该系统的软件设计和硬件设计。该系统以ZigBee网络为载体建立无线医疗监护网络,采集老人的生命体征数据,并通过上位机软件进行监测与分析。在发生危机情况时,系统可以通过GSM网络向医院发出急救信号。实验表明,该系统可以有效提高养老院的监护水平。     

基于云计算的矿井无线传感网络火情远程监控系统

针对矿井实际需求情况,提出了一种基于云计算的无线传感网络火情远程监控系统,此系统包括通讯基站、无线传感器网络和云计算平台,其中,无线传感器网络通过通讯基站与云计算平台相连接。它包括用于采集煤矿安全数据的无线传感器、执行器和用于传输煤矿安全数据的无线网关。该系统具备低成本、自组织、低功耗、信息交互方便的特点,具有很好的应用前景。     

无人机发动机的无线标定系统设计分析

传统标定系统一般只能应用于近距离或远程异步的数据采集,而小型无人机飞行时需要对发动机进行实时监测和控制,才能使发动机达到最好的工作状态.因此文中改进了传统标定方式的有线连接方式,在串行通信方式的基础上添加了无线通信模块,修改了传统标定系统的上下位机程序,设计出用于飞行试验的无线发动机标定系统.经过多次飞行试验结果表明:该系统实现了对发动机的工作状态信息实时监测和在线标定,完成了电子控制单元中各种校正MAP数据的确定.文中建立的无线发动机标定系统方案,可推广应用于其他数据传输系统中.     

多制式基站探测终端设计与实现

多制式基站探测终端基于S3C2440设计而成,使用内存映射方式扩展多路串行通信接口,内置多制式通信模块。将该终端置于移动监测车辆之中,在监测车辆移动过程中,终端实时、周期性监测热点所在区域三大运营商不同制式的无线网络信号,包括GSM,CDMA,WCDMA,TD-SCDMA,并将采集获得的GPS信息、基站参数、信号强度等上传至管理软件,管理软件在线分析获取监测区域全网信号图谱。该系统的使用填补了目前无线通信全网实时同步监测的市场空白,丰富了无线网络监测手段。     

基于无线射频和GPRS网络的林火监测数据采集电路设计

本监测系统利用无线射频与GPRS网络相结合的方式,监测终端将温度传感器与烟雾浓度传感器采集到的数据通过无线射频发送到基站,再通过基站的GPRS网络将数据发送到监控中心,来实现对林火的实时监测。通过监控中心对整个网络的控制,可以实时监测森林的状况。本监测系统结合无线射频和GPRS网络的优势,无线射频使监测终端更加方便安装,GPRS网络可以实现远程监控管理。本监测系统可以通过短信、服务器、定时和报警触发方式启动,可以实时采集现场数据。本设计的硬件电路以LPC767芯片为核心,采用RF200无线射频芯片和MC55模块进行了各种外围电路设计,采取了低功耗与抗干扰措施。制作出了电路板,并且完成了部分功能的测试。     

A Prioritization Based Congestion Control Protocol for Healthcare Monitoring Application in Wireless Sensor Networks

Recent developments in biosensor and wireless technology have led to a rapid progress in wearable real time health monitoring. Unlike wired networks, wireless networks are subject to more packet loss and congestion. In this paper, we propose a congestion control and service prioritization protocol for real time monitoring of patients’ vital signs using wireless biomedical sensor networks. The proposed system is able to discriminate between physiological signals and assign them different priorities. Thus, it would be possible to provide a better quality of service for transmitting highly important vital signs. Congestion control is performed by considering both the congestion situation in the parent node and the priority of the child nodes in assigning network bandwidth to signals from different patients. Given the dynamic nature of patients’ health conditions, the proposed system can detect an anomaly in the received vital signs from a patient and hence assign more priority to patients in need. Simulation results confirm the superior performance of the proposed protocol. To our knowledge, this is the first attempt at a special-purpose congestion control protocol specifically designed for wireless biosensor networks.