基于视觉图像的四旋翼无人机飞行控制研究

为了利用视觉图像中信息的无源性、实时性以及机载控制器的自创性等特性，解决无人机信源易干扰、有延时、受制约的问题，分析了“十”字型四旋翼无人机的动力结构、控制原理以及无人机飞行过程中位姿方程、动力方程之间的相互关系，完成了四旋翼无人机六自由度信息和飞行控制四元素输入信息之间的转换，设计了基于合作目标匹配的无人机视觉图像自主控制算法。结果表明，在实测值为零时，即可完成自主降落功能。该算法可以实现简单环境下四旋翼无人机的自主降落。这一研究对无人机的自主化、智能化发展具有一定的帮助作用。     

微小型四旋翼无人机研究进展及关键技术浅析

随着嵌入式处理器、微传感器技术和控制理论的发展和成熟,微小型四旋翼无人机逐步向高效、多功能化方向发展,并广泛应用于军事、民用、以及科学研究等多个领域。首先,从原型研发、平台集成和商业化应用3个方面介绍了目前国内外在该领域最新的研究情况。结合四旋翼无人机的特点,着重分析了微型机电系统、空气动力学设计、非线性系统建模以及飞行控制等关键技术。最后,在国内外研究进展和关键技术分析的基础上,指出了未来四旋翼无人机技术发展趋势。     

基于深度视觉的四旋翼无人机自主飞行感知和避障综述

随着无人机技术的深入发展，基于深度学习且以视觉输入的四旋翼无人机(四旋翼)自主飞行感知和避障研究备受该领域学者的关注，以无人机飞行模式朝着完全自主的终极目标不断迈进。无人机的自主感知和避障正是实现无人机自主飞行的关键所在。简要地阐述了目前无人机自治水平等级和相关深度学习方法；对四旋翼的仿真平台和公开数据集进行了较为全面的介绍；从无人机自主飞行感知和避障2个方面，对当前基于深度视觉的四旋翼自主飞行感知和避障相关国内外文献报道，进行了较为全面的分析和总结；结合深度学习方法和以视觉输入的四旋翼自主飞行感知和避障在一些关键的开放性问题上的不足，对其未来挑战和发展趋势进行了总结和展望，旨在为后续研究提供参考。     

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。     

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。     

多旋翼无人机失控保护装置概述

随着多旋翼无人机的普及,其飞行安全受到更多的重视。多旋翼无人机在空中飞行时一旦失去控制,短时间内将会从高处以各种姿态坠落,对地面的人员和设备构成严重的威胁。文章详细分析了多旋翼无人机的失控原因,介绍了常见的失控保护装置,并对多旋翼无人机自助防护装置技术的发展进行了展望。通过分析各种方案的优缺点,为飞手应对多旋翼无人机失控问题提供了策略。     

基于多Agent的无人机自主飞行控制系统研究

提出一种分层递阶多Agent控制结构,在此控制结构的基础上设计出一种无人机自主飞行控制系统。重点对系统中的任务规划Agent和姿态控制Agent进行研究,分别实现了对任务规划Agent的结构建模和姿态控制Agent的内部控制律设计,最后在JADE平台上仿真实现了无人机的姿态角控制。实验结果表明,在多Agent系统与先进控制方法交叉、融合的基础上,设计出的自主飞行控制系统具有很好的控制效果和很高的智能能力,非常适合无人机自主飞行控制设计。     

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。     

基于飞行安全的无人机控制技术发展趋势研究

从无人机飞行安全的角度出发,研究分析了目前国内外无人机控制技术的发展现状,提出了基于飞行安全的无人机控制技术的发展需求,采用自主控制和人工决策相结合的控制技术,提高无人机飞行操纵过程中的自主控制能力,降低人为操纵的干预程度,从而有效提高无人机系统的安全性。     

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Unity的无人机三维视景系统设计与实现

当前无人机显示系统主流多为二维显示,缺乏兼顾仿真训练使用和实际飞行使用的实时、逼真的三维态势显示软件,为实现无人机飞行过程中的实时位置、姿态信息、航线信息、飞行轨迹三维显示,满足无人机飞行过程的多视角三维显示,开发基于Unity三维引擎、计算机虚拟仿真技术的无人机三维视景系统,融以逼真的仿真模型,兼容虚、实相结合的应用模式,最大程度地贴近实际操作,提供真实的无人机飞行三维显示。该系统可以帮助用户提高无人机训练保障水平,优化现场指挥调度模式,营造逼真的虚拟环境,提升训练和观摩效果。     

基于MAS的无人机纵向飞行控制

提出一种基于分层递阶多Agent的无人机自主飞行控制系统,并分别利用动态逆和改进型动态逆方法设计了纵向姿态控制Agent.首先建立了带推力矢量的无人机六自由度模型,并在此基础上推导出纵向控制方程;进而结·合奇异摄动理论,将无人机纵向飞行控制系统分成快慢两个回路,并为其分别设计了动态逆控制器和改进型动态逆控制器;最后用设...     

广义最小方差自校正控制在某型无人机中的应用

某型无人机主要用于典型空中目标的模拟飞行,需要严格稳定可靠的自主飞行控制,无人机在整个飞行包线中呈现非线性、时变特性,由此在建立其纵向运动数学模型的基础上,设计了无人机的纵向姿态广义最小方差自校正控制器.仿真结果表明,系统具有较强的跟踪能力、抗干扰能力以及抗过程参数变化能力,比常规PID控制系统具有更好的飞行控制性能.     

具有超视距巡航的四旋翼无人机研制

本文以四旋翼作为飞行平台,用arduino mege 2560单片机,三轴陀螺仪MUP6000,三轴加速度仪MUP6000,高精度数字空气压力传感器MS5611,三轴磁力计,高精度6M-GPS,3DR RADIO与无人机实时通信,实现对无人机姿态的控制和地理坐标的检控。以APM无人机开源程序为基础,修改程序代码,依靠三轴陀螺仪和三轴加速度仪对无人机的姿态进行修正,利用GPS和气压高度计的信号对无人机的航向、位置进行修正,使无人机的飞行姿态更加稳定。实际测试表明：该无人机具有一键返航、一键定高、预先设置航点飞行、地面站实时监控和超视距巡航等功能,能够用于航拍航测等领域。     

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。     

基于MEMS振动陀螺的旋翼无人机组合导航算法设计

旋翼无人机需要惯导提供准确的角速度和加速度测量信息,而由于无人机的振动会对陀螺输出噪声产生影响,进而影响无人机的飞行平稳性。因此,该文提出了一种面向旋翼无人机的组合导航算法,基于扩展卡尔曼滤波,结合全球导航卫星系统/惯性导航系统(GNSS/INS)组合导航算法和无地磁传感器的航姿参考系统算法,在一定程度上解决了GNSS失效情况下的姿态稳定问题。针对旋翼无人机对导航系统输出信息平稳性的要求,采用自适应陀螺采样平滑方法,在少量增加数据处理复杂度的前提下,降低了航姿和角速度信息的噪声,在无人机应用中实现了良好的飞行轨迹重复性和控制平稳性。     

小型无人机多传感器组合导航系统设计与实现

准确、可靠的运动状态数据对小型无人机运动控制至关重要,在实际飞行控制过程中通常要用到两种甚至更多传感器进行数据融合获取。文中根据小型无人机实际飞行运动控制需求,设计集成卫星导航(GPS)、惯性姿态参考系统(AHRS)和气压高度计的组合导航系统,采用多传感器数据融合算法,对无人机的位置、速度、加速度、姿态角等状态数据进行融合估计。通过实际飞行实验对所设计系统的有效性和实用性进行了验证。     

基于ARM的无人机飞行仿真系统的设计

无人机飞行仿真系统可以针对无人机的飞行状态进行有效的仿真分析,对于无人机的操控和学习具有重要的意义。以STM32F103嵌入式芯片为核心处理器,并采用模块化的设计思路,开发出一种基于ARM的无人机飞行仿真系统。详细介绍了无人机飞行仿真系统总体设计方案以及系统的硬件设计和软件设计原则和流程,同时,较为详尽地阐述了各模块的功能和作用,较好地完成了系统的设计方案。     

Design and implementation of a hardware-in-the-loop simulation system for small-scale UAV helicopters

We present in the paper the design of a hardware-in-the-loop simulation framework and its actual implementation on our custom constructed unmanned-aerial-vehicle (UAV) helicopter systems. Real-time hardware-in-the-loop simulation is one of the most effective methods for the verification of the overall control performance and safety of the UAVs before conducting actual flight tests. In our proposed framework, four modules, which include onboard hardware, flight control, ground station and software, are integrated together to realize the hardware-in-the-loop simulation. This design is successfully utilized for simulating several flight tests including basic flight motions, full-envelope flight and multiple UAV formation flight. Results obtained show that the constructed hardware-in-the-loop simulation system is highly effective and useful.