發(fā)布時間：2021-03-03 19:16

　　無人機編隊飛行使用自組織控制,可同時完成多種任務,提高任務完成效率,可應用于搜索救援、戰(zhàn)場偵查、軍事打擊等多個場景,具有擴大任務范圍、提高任務執(zhí)行效率、增加任務完成質(zhì)量、提升系統(tǒng)容錯能力、擴展任務能力等優(yōu)點,因此受到廣泛關注,是目前無人機發(fā)展的一個重要方向。本文設計并制作完成了多架四旋翼無人機,組成無人機編隊。實現(xiàn)無人機編隊飛行首先要確定無人機在空間中的位置,本文選取DWM1000模塊做超寬帶信號收發(fā)模塊,結(jié)合STM32F103C8T6微控制器設計完成了室內(nèi)定位軟硬件系統(tǒng),該系統(tǒng)包括錨和標簽。4只錨固定在室內(nèi)不同位置,并標出坐標,標簽搭載在四旋翼無人機上實現(xiàn)實時位置檢測。使用NRF24L01無線通信模塊設計了無線通信系統(tǒng)的硬件和軟件,實現(xiàn)無人機與上位機通信,包括作為無人機與上位機通信橋梁的USB適配器,并使用跳頻技術(shù)實現(xiàn)了單對多通信。用雙向測距算法獲得標簽與4個錨點的距離,使用限幅濾波、卡爾曼濾波對數(shù)據(jù)進行預處理,再用一階線性擬合實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的校正,提高了測量精度。用三邊定位和全質(zhì)心算法設計聯(lián)合定位算法,解算出標簽的空間坐標,并給出解算結(jié)果中各軸的定位誤差規(guī)律,并以此作為估計誤差,獲得... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古大學內(nèi)蒙古自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

中國電子科技集團公司無人機編隊飛行Figure1.2UAVformationflyingrealizedbyCETC

內(nèi)蒙古大學碩士學位論文6第二章系統(tǒng)硬件設計在室內(nèi)實現(xiàn)無人機群的編隊飛行，需要具有一定的硬件基礎，包括：室內(nèi)定位系統(tǒng)、四旋翼無人機、USB適配器、上位機(PC)。本章主要針對硬件部分做詳細論述，后續(xù)章節(jié)的實現(xiàn)均以此為基矗2.1室內(nèi)定位系統(tǒng)超寬帶技術(shù)采用亞納秒級的無線脈沖進行通信，具有超高帶寬(3.1~10.6GHz)，抗多徑效應，抗干擾能力強等優(yōu)點[28]。本文沿用文獻[27]中Decawave公司生產(chǎn)的DWM1000超寬帶信號收發(fā)模塊，以STM32F103C8T6作為主控芯片實現(xiàn)參數(shù)配置、工作模式設置、數(shù)據(jù)收發(fā)，它們是構(gòu)成錨和標簽電路的核心器件。定位系統(tǒng)中使用4個錨(Anchor)，1個標簽(Tag)。2.1.1錨電路設計圖2.1LM1117-3.3穩(wěn)壓電路Figure2.1LM1117-3.3voltageregulatorcircuitAnchor被固定于已知坐標的位置，根據(jù)Tag與各Anchor的距離解算Tag的空間坐標，從而實現(xiàn)定位。外部電源(本設計中使用充電寶)通過USB接口給整個電路供電，輸入電壓是5V，而主控芯片、OLED、DWM1000的工作電壓為3.3V，所以用低壓差穩(wěn)壓芯片LM1117-3.3將電壓降到3.3V，如圖2.1所示。錨電路的核心模塊是DWM1000，該模塊的電路設計如圖2.2所示，它只能實現(xiàn)信息的發(fā)送與接收，還需要具有一定計算能力的CPU實現(xiàn)距離解算，所以選擇了封裝為LQFP48的STM32F103C8T6作為主控芯片，如圖2.4所示，并預留了程序下載和調(diào)試的SWD接口。主控芯片與DWM1000模塊之間通過SPI接口通信，實現(xiàn)對DWM1000的模式設置、參數(shù)配置和數(shù)據(jù)收發(fā)等功能。0.96寸的12864OLED屏與主控芯片通

內(nèi)蒙古大學碩士學位論文7過IIC協(xié)議通信，如圖2.3，用于程序調(diào)試和關鍵參數(shù)顯示，如：Anchor的編號、Anchor與Tag的距離等信息。經(jīng)電路印刷加工和元器件焊接，錨的電路實物如圖2.5所示。圖2.2DWM1000模塊電路設計Figure2.2DWM1000modulecircuitdesign圖2.3OLED屏接口電路設計Figure2.3CircuitdesignofOLED

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于農(nóng)村分布式光伏電站勘測的小型無人機傾斜攝影系統(tǒng)及試驗[J]. 陳楊,何勇.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2019(22)
[2]標簽高度差的UWB室內(nèi)定位方法[J]. 岳俊升,程鋼,鄧超.  導航定位學報. 2019(03)
[3]基于改進強跟蹤濾波器的UWB/AHRS緊組合定位方法[J]. 鄭戍華,魯東原,王向周,劉澎.  北京理工大學學報. 2019(08)
[4]室內(nèi)定位技術(shù)的測試與評估標準綜述[J]. 劉公緒,史凌峰.  導航定位學報. 2019(02)
[5]利用藍牙信號強度的端端協(xié)同定位[J]. 張昌慶,黃勁松.  導航定位學報. 2019(02)
[6]WiFi指紋定位中改進的加權(quán)k近鄰算法[J]. 王博遠,劉學林,蔚保國,賈瑞才,甘興利,黃璐.  西安電子科技大學學報. 2019(05)
[7]基于射頻信號強度的室內(nèi)定位方法[J]. 王肖玥峰,魯照權(quán),周永燕,徐盛良.  傳感器與微系統(tǒng). 2019(03)
[8]室內(nèi)可見光通信高精度定位系統(tǒng)設計[J]. 許毅欽,陳志濤,袁濤,陳昊,古志良,張志清,張強,許平,陳俊芳.  發(fā)光學報. 2019(01)
[9]基于改進人工勢場法的多無人機三維編隊路徑規(guī)劃[J]. 諶海云,陳華胄,劉強.  系統(tǒng)仿真學報. 2020(03)
[10]一種單目視覺/UWB組合的室內(nèi)定位方法[J]. 喬智,徐愛功,隋心,郝雨時.  導航定位學報. 2018(04)

碩士論文
[1]無人機自主編隊協(xié)同控制方法研究[D]. 郭冬冬.電子科技大學 2018
[2]飛行器協(xié)同飛行控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 李根.內(nèi)蒙古大學 2017



本文編號：3061790