一种旋翼飞行器飞行自动评分系统设计

<正>近年以来,无人机被广泛应用于军用和民用领域,如农业、地理测绘、航拍摄影、电力巡检以及军事侦察等。其中,多旋翼无人机因其结构构造简单,比较容易操控等优点深受大众喜爱,尤其是消费级无人机的大规模普及,集航拍摄影于一身的小型旋翼无人机更是走进千家万户。随着旋翼飞行器行业的蓬勃发展,掌握无人旋翼飞行器驾驶技术的人才需求量与日俱增,飞行人才的需求缺口依然很大,如何方便快捷地对无人旋翼飞行器驾驶员的飞行技能进行自动评价是一个重要课题。目前对于直升机和多旋翼的视距内驾驶员实践操作评价一般都是基于GPS定位进行的,     

基于视觉的四旋翼无人机目标跟踪系统设计

四旋翼无人机也称四轴飞行器、四旋翼无人飞行器,是一种能垂直起降的无人飞机。它有四个螺旋桨,通过改变自身螺旋桨转速实现各种飞行动作。和固定翼无人机相比,四旋翼无人机有着很好的运动特性,可以在狭小区域垂直起降,可以在固定目标上悬停监视,同时还可以贴地飞行从而有效的躲避雷达探测。同无人直升机相比,四旋翼无人机的机械结构比较简单,由于通过平衡四个螺旋桨产生的升力来实现稳定的盘旋和精确飞行,比较容易控制。四旋翼无人机的上述特点,使得其非常适合做为在复杂的城市环境或山区下,用于对目标侦测和跟踪设备的机载平台。在这种环境下,小型四旋翼无人飞机能够垂直起降,具有"悬停和凝视"目标能力,而且还可以抵近建筑物飞行,对目标物提供精确定位,而且能依靠四个螺旋桨产生的升力进行姿态与位置控制。本文提出一种基于APM的四旋翼无人机搭载无线摄像头的目标跟踪系统。     

混合驱动四旋翼小型飞行器的设计研究

本文根据四旋翼飞行器的飞行原理和飞行姿态模型,提出一种四旋翼飞行器混合驱动的方案.该方案利用了多自由度机构特点,采用混合驱动的方式,推导飞行器的飞行姿态转矩调节的算法,为飞行器的控制提供理论支持.这种方案不仅减小了飞行器失衡概率,也为多旋翼飞行器的调整提供了一种新思路.     

基于机器学习的六旋翼高空畜牧喂养飞行器控制

针对传统六旋翼高空畜牧喂养飞行器角度控制技术控制精度低的弊端,提出一种基于机器学习的六旋翼飞行器角度高精度控制技术。通过加速度传感器与陀螺传感器对六旋翼飞行器飞行过程中的加速度和角速度进行采集,基于机器学习对采集数据进行融合处理,求出六旋翼飞行器角度值。依据六旋翼高空畜牧喂养飞行器的特点,构建机体坐标系与地面坐标系。简化飞行器模型,定义其位置向量与欧拉角,给出机体坐标系至地面坐标系的转换关系。介绍了自抗扰控制器,将六旋翼飞行器当前仰角、滚转角与偏航角作为输入数据,通过自抗扰控制器对六旋翼高空畜牧喂养飞行器角度进行控制。经实例验证,所提技术控制精度高。     

一种基于多旋翼飞行器的空气质量检测系统设计

在针对当前传统的固定式(或便携式)空气质量检测设备不足的基础上,提出了一种基于多旋翼飞行器的空气质量检测的设计方案。首先详细论述系统设计方案,然后通过实验进行验证。方案以PIXHAWK开源硬件为多旋翼飞行器的飞行控制系统。多旋翼飞行器室内及室外移动空气质量检测系统,包括空中测量装置和地面遥测装置及室内定位检测,移动检测,定点检测,自动巡航检测,数据存储与实施回馈,并且数据带有地理位置信息和时间标记。空中测量装置和地面遥测装置通过无线通信连接,利用多旋翼飞行器搭载高精度气体检测传感器,采用无线通信技术、GPS定位导航技术、光源定位、视觉定位、uwb室内定位技术,进行大气空气质量监测,实现对较大区域的移动气体数据进行连续、自动和快速的监测,进行多点检测,得到空气参数的平均浓度数据,为气体数据统计和分析提供了一种非常实用的监测设备。     

作业型四旋翼无人机的研究分析

作业型四旋翼无人机是指由四旋翼飞行器与作业装置结合具有作业能力的一种新型飞行机器人。四旋翼无人机由螺旋桨提供升力,可控性强、机动性高、具有很广泛的应用价值。但由于作业装置与四旋翼飞行器之间的强耦合性,以及外部干扰对四旋翼本身运动产生的影响,作业型四旋翼无人机的研究也面临着诸多难题,如:欠驱动、多变量、强耦合的复杂非线性系统对其控制的影响。本文对作业型四旋翼无人机的发展现状、研究方向及其中的关键问题与难点进行了具体的分析。     

四旋翼飞行器控制系统的研究

本文着重就四旋翼飞行器控制系统的系统组成、结构和软件算法进行研究与探索。四旋翼飞行器由控制核心处理器、加速度计、陀螺仪、磁场计和GPS模块等组成,控制核心处理器负责接收飞行器姿态数据和控制飞行姿态;用PID控制算法对数据进行处理,同时,计算出飞行器相应电机需要的PWM增减量,及时调整电机转速,调整飞行姿态,使飞行器的飞行的更加稳定。本系统选用的ST公司的STM32F407作为四旋翼飞行器的控制核心芯片,该芯片是ARM公司的最新内核Cortex M4F,通过其强大的控制和运算能力为本系统的研究奠定了很好的基础。     

基于STM32的四旋翼飞行器的设计

四旋翼飞行器飞行效果的优劣取决于控制系统的性能和算法。本文设计的四旋翼飞行器的微处理器是STM32,利用MPU6050采集飞行器的姿态信息,借助PID算法调整系统PWM输出占空比,从而调整飞行器的运动。反复的试验表明,本设计能够实现四旋翼飞行器的基本飞行动作。     

四轴飞行器的姿态解算研究

四轴飞行器是一种结构新颖,飞行方式独特,性能卓越的可垂直升降多旋翼飞行器,近几年已被不少的民用和军用机场作为研究的重点对象,研究其在驱鸟、鸟情勘查及安保等方面的应用。因姿态解算关系到飞行器的平稳、安全飞行,故本文针对四轴飞行器中的姿态解算进行了较为深入的研究,提出了引入数字滤波器的必要性。     

无线遥控火灾救援探测装置研究

近年来旋翼无人飞行器的应用日趋广泛,其中四旋翼具有灵活性高,可以垂直升降,多角度操控,搭载多个传感器等优点,是近来研究的热门对象。针对火灾中常常需要消防人员进入火灾现场寻找是否有被困人员,文章主要研究小型四旋翼在狭小空间自主飞行,完成特定任务,能将空间内的被控人员信息传回接收装置并显示,方便消防人员判断处理。采用的飞行器结构简单,可操控性高,使用灵活,试验机验证了装置的可行性,并且该装置还预留了wifi视频接口便于以后升级,可以添加摄像头,增加摄影功能等。     

基于STM32的四轴飞行器运动控制系统设计

本设计主要分析了四轴飞行器的飞行原理,通过STM32单片机作为控制核心对四轴飞行器进行姿态信息采集和姿态控制,根据四轴飞行器的飞行特点,设计了四轴飞行器运动控制系统。通过对四旋翼工作模式与控制参数的研究,设计了串级PID控制器驱动电动机工作,从而实现四轴飞行器的起飞,悬停等姿态控制。     

煤矿勘测型四旋翼外环控制系统硬件设计与实现

在原有四旋翼飞行器结构上添加外环控制系统。该系统具有自主飞行控制功能以及煤矿环境勘测功能,以实现对煤矿环境进行勘测。控制中心通过传感器MPU9250获取自身飞行姿态值,6组超声波传感器获取煤矿空间障碍物距离以及CH_4,CO传感器勘察煤矿空气情况。飞行器数据通过Wi Fi模块无线传送至上位机。由于传感器模块较多,为了提高整个系统的工作效率以及减少超声波模块之间的干扰,需要对传感器采集进行特殊设计。     

基于32位单片机的四旋翼飞行器寻迹系统

四旋翼飞行器是一种具有四个对称旋翼的微型无人飞行器,利用空气动力来实现飞行。本系统硬件以32位单片机STM32F103为控制核心的飞控系统。软件采用基于速度和姿态的串级PID控制。最后进行了硬件和软件的联合调试,实现了飞行器的稳定姿态控制,并在飞行器单位自主循迹方面得到了较为理想的效果。     

“飞行工兵”基于STM32的自动捕捉飞行器

随着电子信息科学技术的研究的不断深入,以及市场化推广应用,无人飞行器已经在社会各领域得到了广泛应用,并展现出明显的优势。本文针对社会生产、生活中的实际需求,利用STM32芯片技术和多传感器的应用,使用机械臂控制方式,完成四旋翼飞行器——"飞行工兵"的搭建,并实现空中自动捕获功能。     

基于LADRC策略的飞行器航拍增稳控制系统研究

飞行器航拍效果受外界环境的影响较大,飞行姿态的调整过程易引发航拍图像抖动模糊.在飞行器的航拍系统中加入姿态自适应增稳云台,可增强航拍图像的稳定性.本文以四旋翼飞行器增稳系统作为研究对象,利用空间姿态解耦,建立增稳云台结构模型.采用基于线性扩张状态观测器的线性自抗扰控制算法,对外界环境中未知的扰动进行估计并实时补偿扰动,使得航拍图像获得更好的稳态、动态品质.仿真及实验结果表明,基于线性扩张状态观测器的线性自抗扰控制可以有效的降低外界干扰,精度高,超调量小,提高了四旋翼飞行器航拍效果.     

四旋翼飞行器控制系统研究

本文着重就四旋翼飞行器控制系统的硬件组成、结构和软件算法进行研究。介绍了四旋翼飞行器的组成结构和飞行原理,包括四旋翼飞行器的优势和特点以及今后的应用领域;讨论了控制系统的硬件组成结构及其特点,如主控制器MCU芯片的选择、所需传感器种类的确定、数据传输模块的设计和硬件通信协议的分析;研究了姿态解算的方法,包括捷联惯导系统、姿态解算的四元数方法、互补滤波;研究了四旋翼飞行器的控制方法,采用了经典的PID控制方法,设计偏航、俯仰、滚转的三路并行PID控制器。     

基于手部动作的可控四旋翼飞行器系统设计

基于手势控制的人机交互是当前的一个重要研究方向。本文对基于手部动作的可控四旋翼飞行器系统进行设计,实现了一套可用于人机交互的飞行器控制系统。该系统对摄像头获取的图像进行采集处理,并通过YCrCb模型,二值化处理降噪等算法基于肤色特征获取手部信息,并获取手部的运动轨迹,通过获取的手部运动轨迹控制四旋翼飞行器的飞行。该系统在军事、农业与商业等民用领域都具有广泛的应用前景。     

四旋翼飞行器的发展与应用

本文介绍了四旋翼飞行器的发展和四旋翼飞行器的基本原理,研究了四旋翼在航拍摄影、精确农业、电力巡检、快递运输等领域的应用方法以及存在问题,由此指出了四旋翼飞行器未来的发展方向。     

基于四旋翼飞行器的桥梁检测系统研究

采用飞行器桥梁系统检测辅助传统检测方式,可以有效提高桥梁检测效率,并保证检测数据的高精度。基于四旋翼飞行器的桥梁检测系统的组成及工作原理,飞行器可通过对桥梁结构进行预处理保证飞行稳定,安全地对桥梁病害进行全方位的检测。     

六旋翼无人机自动巡航与避障研究

自动巡航以及避障一直是多旋翼无人机的技术瓶颈,同时也是让一架无人机实现安全化、智能化的核心。本文以F550型六旋翼飞机作为研究对象,主要研究了以apm开源飞控为控制平台的基于HC-sr04超声波传感器、光流型传感器和M8n型GPS模块提供位置高度数据帮助飞机进行避障以及自动巡航。也对整架飞机算法结构进行了优化,提高运算速度,简单修改了飞机软硬件的连接装配。在进行初步调参后使得飞机具有能够手动控制飞行以及导航自动巡航的能力。再加装超声波测距模块以及光流传感器模块后使飞机具有定高能力以及预判障碍物的能力。综合以后使其能适应较为复杂的环境。让飞机飞行智能化;让自动飞行安全化。