發(fā)布時間：2016-12-22 16:03

  本文關(guān)鍵詞：基于超聲波測距技術(shù)的小型無人機(jī)高度測量方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)》 2015年

基于超聲波測距技術(shù)的小型無人機(jī)高度測量方法研究

劉慧  

【摘要】：高度數(shù)據(jù)是小型無人機(jī)飛行控制的重要參數(shù),目前普遍采用氣壓傳感器感知大氣壓強(qiáng)變化,通過氣壓高度公式計算得到海拔高度,或直接由GPS接收模塊的NMEA0183數(shù)據(jù)報文得到海拔高度數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)小型無人機(jī)的自主起飛、著陸或在地形復(fù)雜的環(huán)境下超低空飛行,需要獲得較高精度的相對高度數(shù)據(jù)。微小型無人機(jī)對飛控系統(tǒng)的重量、體積和功耗有著苛刻的限制,難以通過無線電高度表、測距雷達(dá)等傳統(tǒng)成熟手段獲得相對高度數(shù)據(jù)。近年來,采用超聲波測距技術(shù)獲取更高精度相對高度數(shù)據(jù)的方法以短距離超聲測距傳感器體積小、重量輕、功耗低及精度高的優(yōu)勢,在微小型無人機(jī)飛控系統(tǒng)中正受到越來越多的重視。本文分析論述了小型無人機(jī)飛行控制對高度參數(shù)的測量需求、各種高度測量技術(shù)的原理和特點(diǎn)以及國內(nèi)外小型無人機(jī)高度測量技術(shù)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀;深入分析研究了空氣的溫濕度和氣壓、超聲換能器輸出信號頻率和波束角、多普勒效應(yīng)和不同飛行狀態(tài)等多種因素對小型無人機(jī)超聲波高度測量的影響。為對小型無人機(jī)超聲波高度測量的靜、動態(tài)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和測試驗(yàn)證,設(shè)計搭建了一個由ARM Contex-M3微控制器STM32F103TB開發(fā)板、無線數(shù)傳電臺和Phantom2微型四旋翼無人機(jī)構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)研究平臺。文中詳細(xì)論述了平臺嵌入式軟件系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、軟件模擬I2C接口和UART接口、主要傳感器數(shù)據(jù)采集與處理、通信數(shù)據(jù)幀封裝與無線發(fā)送等各關(guān)鍵程序模塊的設(shè)計思想和過程,以及上位機(jī)軟件中數(shù)據(jù)無線接收、顯示和記錄等功能的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。借助該平臺,對采用數(shù)字式超聲波測距模塊KS103獲取小型無人機(jī)相對高度參數(shù)的諸多關(guān)鍵問題進(jìn)行了測試分析和實(shí)驗(yàn)研究,論文分析討論了在不同測試條件下獲得的靜態(tài)測試數(shù)據(jù),和搭載Phantom2在室外不同地面條件下飛行測試獲得的動態(tài)數(shù)據(jù),給出了由靜、動態(tài)測試數(shù)據(jù)得到的分析結(jié)論。希望本文對超聲波高度測量方法涉及的關(guān)鍵問題進(jìn)行的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)論可供微小型無人機(jī)高度測量技術(shù)研究與飛行控制系統(tǒng)設(shè)計參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V249.1
【目錄】：

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