基于作物表型信息获取的多旋翼飞行器应用研究综述

以多旋翼飞行器为平台搭载不同类型的传感器构成低空遥感监测系统用于提获取田间作物表型信息,成为目前研究的热点。分别对四旋翼飞行器平台、六旋翼飞行器平台、八旋翼飞行器平台等三种平台搭载不同的传感器获取叶面积指数、株数信息、生物量、叶绿素含量、产量、氮素状况等作物表型信息的研究成果进行阐述与分析。兼顾飞行稳定性能和有效负载能力,八旋翼飞行器搭建数码相机将会在提获取田间作物表型信息得到更为广泛的应用。     

基于四旋翼飞行器的农田作物环境信息采集系统设计

本文针对传统系统采集农田环境信息存在的问题设计了一款基于四旋翼飞行器的农田作物环境信息采集系统,最大限度地降低了成本和运行维护费用,提高了测量精度和解决了技术上的不足。本文设计的基于四旋翼飞行器的移动平台,在检测农田作物环境参数的信息采集手段上,使用移动检测点并且悬浮空闲空间,对农作物影响小,采集手段灵活。     

基于视觉的小型四旋翼飞行器跟踪系统研究

针对小型四旋翼飞行器跟踪地面移动目标的问题,提出一种基于视觉的地面移动目标跟踪方法并搭建了基于Linux的飞行实验平台。在跟踪过程中,由搭载的云台相机采集图像数据并使用Open CV库函数对图像数据进行实时处理;通过改进的压缩跟踪算法对图像数据中的目标进行实时的目标跟踪;通过建立的地面移动目标运动模型计算目标的位置状态信息;由ROS平台通过坐标系转换估计四旋翼飞行器运动数据并向飞行器的飞行控制系统发送具体的飞行指令。最后,通过具体的四旋翼飞行器目标跟踪实验来验证此方法的可行性。     

四旋翼自悬停系统的设计与实现

四旋翼飞行器作为低空低成本的遥控平台,在各个领域应用广泛。与其它飞行器相比,四旋翼飞行器的结构简单紧凑,而软件复杂。本课题在以STM32F103为控制核心的飞行器的硬件基础上,重点进行了四旋翼飞行器的软件设计。在软件设计中主要进行了四旋翼飞行器的飞行控制算法设计、加速度计的校正、陀螺仪零偏的抑制、四元数控制姿态的设计。并借助于Qt SDK软件平台进行了上位机监控系统的设计,最后通过软硬件的调试试飞表明,所设计的四旋翼飞行器能够完成垂直起飞、降落和稳定悬停。     

智能续航四旋翼飞行器充电平台

为了提高飞行器的工作时间,提出了智能续航四旋翼飞行器的全新模式,飞行器上搭配GPS和地面视觉定位,还有飞行器机构设计以及降落平台一一对应,使飞行器电量警报时在充电平台精准降落,充电台上的电池能够能快速和飞行器上的电池互换,给飞行器更换上新的电池,从而实现续航功能。结果表明:此充电平台的设计结构巧妙,充分利用机械设计的方法,实现定位误差及姿态误差的补偿,整套系统有效地解决了四旋翼飞行器的续航问题。     

可伸缩折叠式四旋翼飞行器设计

针对四旋翼飞行器的结构外形不便于随身携带的特点,进行了优化设计。通过分析四旋翼飞行器结构特点和飞行原理,设计出可自动伸缩、折叠的四旋翼飞行器平台,并进行强度校核,最后进行了三维仿真建模与模型制作和试验测试。结果表明设计的四旋翼无人飞行器实现了空中自动伸缩、着陆后手动折叠的功能,同时节省携带空间,达到了良好的效果。     

离散制造企业MES中的生产数据采集实践

根据在离散制造企业对MES中生产数据采集的实践,总结了离散制造企业生产数据采集的特点.将其生产数据进行分类归纳,分为带有时标的生产过程数据、带有时标的生产事件信息、计量数据以及物料批次信息.提出了基于完整性与实时性原则、多种采集技术综合应用与人机结合原则、易于集成应用原则建立的数据采集方案.归纳了针对不同类型生产数据,DNC网卡采集方式、宏指令采集方式、PLC采集方式以及RIFD采集方式利弊.采用航天企业的实际案例说明了研究内容.     

超小型旋翼飞行器超视距遥控系统若干技术的探讨

本文对超小型旋翼飞行器的超视距遥控系统的若干技术进行了探讨。该系统除采用遥杆方式对超小型旋翼飞行器进行遥控，还可以实时接收超小型旋翼飞行器的飞行姿态信号，并在PC机上基于DirectX软件进行姿态重构，同时接收视频信号和GPS信号，并在控制界面上实时显示，具有易操作性、实时性好等特点。     

基于ARM的四旋翼无人飞行器控制系统

为改变传统以单片机为处理器的四旋翼无人飞行器的控制方式,提出了一种基于嵌入式ARM的飞行控制系统的设计和实现方案.详细介绍了控制系统的总体构成以及硬、软件设计方法,包括传感器模块、电机模块、无线通信模块.试验结果表明,该设计结合嵌入式实时操作系统,保证了系统的高可靠性和高实时性,能满足飞行器起飞、悬停、降落等飞行模态的...     

基于视觉自动换电池无人机自主着陆方法研究

四旋翼飞行器可以利用机载摄像头进行高空拍摄。但普通小型四旋翼飞行器较短的续航能力成为限制其使用便利性和可靠性的重要因素。为解决这一问题,提出一种基于视觉的四旋翼飞行器自主着陆、并通过着陆平台实现飞行器自动更换电池功能的方法。通过实验仿真证明了该方法在解决这类问题时的有效性。     

模拟超小型旋翼飞行器视觉跟踪的实验平台

在进行超小型旋翼飞行器视觉跟踪实验过程中,由于天气等诸多不利因素,实验比较难,严重限制了进行相关技术的调试,为此开发了一辆方便高效的地面实验平台.利用铝合金的导轨、一辆四轮小车以及支架来组成超小型旋翼飞行器的机身.由力矩较大的伺服马达、钢丝绳以及驱动轮来组成飞行器的动力系统.另外,飞行器的控制系统由两部分组成:其一是在Visual C 6.0开发环境下编写的一个上位机控制系统;其二是以AT89C51为主控芯片设计了一个下位机控制系统.两个控制部分的目的都是为了实现对模拟飞行系统运动状态的控制.通过实验证明,该实验平台大大降低了所要进行实验时各方面因素的限制,方便了研究人员,缩短了研究周期.该实验平台同时也比较适合于进行其他超小型旋翼飞行器机载研究的初级阶段实验.     

可倾转变形四旋翼飞行器建模与飞行仿真

为了提高四旋翼飞行器在地震灾难现场等内部狭窄空间中的通过性,提出了一种新型的螺旋桨可倾转的四旋翼飞行器。该四旋翼飞行器在传统四旋翼飞行器基础上增加了一个倾转自由度,实现四个螺旋桨同步、同向倾转,进而可以改变飞行器构型来适应狭窄飞行空间。建立了倾转变形四旋翼飞行器动力学数学模型,在Simulink/SimMechanics仿真环境中搭建了四旋翼飞行器动力学模型,设计了串级PID控制器,实现了四旋翼飞行器在倾转状态下稳定飞行,分析了飞行器穿越狭窄空间的飞行动作及轨迹跟踪情况。仿真结果表明倾转变形四旋翼飞行器构型设计和仿真系统是可行的。     

四旋翼飞行器的手势遥控研究

针对传统四旋翼遥控器专业性强、操作复杂的问题,设计了一种简单易实现并且利用手的姿态即可遥控四旋翼飞行器的遥控器。该遥控器利用其内部的MEMS姿态传感器获取手的姿态信息,通过ZigBee无线收发模块实现姿态角数据的无线收发,接收器接收到姿态角数据并传输至飞控板,从而实现四旋翼飞行器的手势遥控。该遥控器改进了传统四旋翼遥控器的设计,其具有操作简单,体积小便于携带的优点。     

基于UART总线的四旋翼飞行器姿态采集

利用MPU6050模块对四旋翼飞行器的飞行姿态进行测量,其测量数据与上位机之间的通信方式采用UART总线,利用LabVIEW中的VISA节点实现对UART总线的数据读取,并进一步对所得数据进行处理,建立了反应迅速、准确性高的四旋翼飞行器的主控芯片与姿态测量芯片之间的数据通信,为四旋翼飞行器的稳定控制提供了准确的姿态信息。     

四旋翼控制系统的硬件电路设计研究

四旋翼飞行器是一种具有四个固定在同一平面上的旋翼的飞行装置。其优势在于机械结构简单,可以垂直起落、悬停,它在民用、军事领域均有广泛的应用。首先分析研究了飞行器的发展现状,及四旋翼的基本原理和坐标系的确定。然后完成了四旋翼飞行器的硬件设计。选择STM32系列芯片作为主控器,完成了飞行器控制模块、姿态解算模块、通信模块、报警模块等的硬件电路设计。     

四旋翼无人飞行器驱动系统设计与性能测试

针对动四旋翼无人飞行器的高动态、高效率驱动问题,对四旋翼无人飞行器驱动系统的硬件设计、动态模型、能量效率等方面进行了研究,提出了一种基于ATmega88微控制器及I2C总线技术的多旋翼飞行器驱动系统,利用升力测试平台对驱动系统的动态性能与能量效率进行了测试,通过系统辨识实验建立了PWM-旋翼升力动态模型,并分析了供电电压对模型参数和系统效率的影响。实验结果表明,该驱动系统带宽大于10 rad/s,且在每个旋翼300克升力输出时效率高达9 g/W,完全满足四旋翼无人飞行器的设计需要。     

倾转变形四旋翼飞行器的设计和实现

针对灾难搜救、军事侦察等应用中的狭窄空间飞行需求,提出一种俯仰姿态可以独立控制的四旋翼飞行器。该飞行器在普通四旋翼飞行器的基础上增加了一个倾转自由度,由一个驱动来独立控制飞行器的俯仰姿态,实现指定倾转角的悬停和飞行。建立了飞行器气动力仿真模型,仿真分析了倾转状态下旋翼间气流干扰对气动力特性的影响。搭建了气动力特性测试平台,通过实验验证了气动力仿真模型的有效性。最后,研制了飞行器原理样机,进行了倾转悬停和倾转飞行实验。研究结果表明,飞行器可以实现接近90°的倾转悬停,同时可以以倾转60°的俯仰姿态稳定飞行,验证了倾转变形四旋翼飞行器穿越狭窄空间的可行性。     

四旋翼微型飞行器的区间二型模糊神经网络自适应控制

针对四旋翼微型飞行器控制系统中存在不确定性、外界干扰等影响控制精度的问题,提出了基于区间二型模糊神经网络(IT_IIFNN)的四旋翼微型飞行器自适应控制方案.首先,根据四旋翼微型飞行器的动力学模型,设计了基于IT_IIFNN的四旋翼微型飞行器自适应控制器,该控制器由两部分构成,其中IT_IIFNN用来在线逼近系统不确定性;鲁棒补偿器用来实时补偿IT_IIFNN的逼近误差以及外界干扰.其次,利用Lyapunov稳定理论证明此飞行器控制系统闭环稳定性.最后,通过四旋翼微型飞行器样机来验证IT_IIFNN自适应控制器的优越性.验证结果显示,在加入风速为1.5 m/s的外界干扰条件下,跟踪误差可近似达到10-2.结果表明,IT_IIFNN自适应控制器具有良好的跟踪精度、稳定性及鲁棒性.     

基于单目视觉的无人机自主跟踪降落研究

无人机对地面运动物体的跟踪研究一直是无人机自主控制领域重要的研究方向。以四旋翼无人机为平台,设计了无人机对地面目标的自主降落跟踪系统。在无人机上搭载单目相机获取地面移动机器人的图像信息,同时搭载的计算机实时计算获取地面移动机器人的运动状态数据,然后反馈给无人机运动控制系统,完成对地面移动机器人的跟踪。实验表明,该系统可以进行稳定的地面运动物体跟踪。     

基于APM自动驾驶仪四轴飞行器自动巡航设计

本项目研究四轴飞行器自动巡航设计方案。通过分析四轴飞行器的结构和飞行原理,同时根据Ar-duPilotMega自动驾驶仪(简称APM自动驾驶仪)的性能特点、硬件构成,提出了一种四轴飞行器搭载APM自动驾驶仪的自动巡航设计方案。设计的四轴飞行器具备空间定位,低空巡航等基本功能。经过检验得出,四轴飞行器能较好稳定于APM自动驾驶仪平台上,该设计方案符合四轴飞行器自动巡航的要求。