【摘要】：近年來(lái),無(wú)人機(jī)技術(shù)得到了極大的發(fā)展,其廣泛應(yīng)用于軍事、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等領(lǐng)域。目前,單架無(wú)人機(jī)技術(shù)日趨成熟,其可以滿足一些要求簡(jiǎn)單的飛行任務(wù),但是不能滿足工作量大、任務(wù)區(qū)域復(fù)雜的一些飛行任務(wù)。為了解決單架無(wú)人機(jī)在各行業(yè)的應(yīng)用不足,各個(gè)科研機(jī)構(gòu)等開(kāi)始研究無(wú)人機(jī)集群飛行。針對(duì)單架無(wú)人機(jī)無(wú)法完成復(fù)雜任務(wù)的情況,本文在分析目前各個(gè)科研機(jī)構(gòu)以及高校的無(wú)人機(jī)組群飛行控制技術(shù)研究基礎(chǔ)上,采用了長(zhǎng)機(jī)-僚機(jī)的編隊(duì)飛行策略對(duì)本文的無(wú)人機(jī)集群飛行控制方案進(jìn)行研究分析。論文研究中采用Nuttx操作系統(tǒng),對(duì)單架無(wú)人機(jī)的軟件控制系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計(jì),采用功能相同的傳感器模塊對(duì)傳感器進(jìn)行冗余備份,對(duì)其采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的濾波處理,保證了無(wú)人機(jī)飛行的穩(wěn)定性;使用ZigBee無(wú)線模塊組成無(wú)人機(jī)通訊鏈路組網(wǎng);采用Mavlink通訊協(xié)議以及環(huán)型令牌通訊策略,保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆�(wěn)定性;采用蟻群算法對(duì)長(zhǎng)機(jī)任務(wù)路徑進(jìn)行規(guī)劃,僚機(jī)按照集群編隊(duì)算法跟隨長(zhǎng)機(jī)飛行;采用安全球策略避免機(jī)-機(jī)沖撞問(wèn)題。為驗(yàn)證相關(guān)設(shè)計(jì)的可行性,本文制作一架固定翼和多架四旋翼無(wú)人機(jī),測(cè)試了無(wú)人機(jī)的基本功能、飛行穩(wěn)定性和無(wú)線通訊鏈路。測(cè)試結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的無(wú)人機(jī)軟硬件系統(tǒng)能夠應(yīng)用于集群編隊(duì)飛行。最后,通過(guò)三架四旋翼無(wú)人機(jī)對(duì)固定翼無(wú)人機(jī)集群編隊(duì)飛行算法進(jìn)行相應(yīng)的模擬測(cè)試,研究結(jié)果表明本文的集群編隊(duì)飛行算法可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)機(jī)-僚機(jī)組群編隊(duì)飛行控制,對(duì)固定翼無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)及其組群飛行控制技術(shù)研究具有參考意義。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：V279;V249.1
【圖文】：

．，？邋－Ａｉ逡逑悘逡逑圖１．丨“蜂鳥(niǎo)”集群飛行逡逑２０１３年６月，瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院教授ＲａｌＴａｅｌｌｏ邋Ｄ’Ａｎｄｒｅａ和他的Ｆｌｙｉｎｇ邋Ｍａｃｈｉｎｅ逡逑Ａｒｅｎａ邋（飛行競(jìng)技場(chǎng)）成員展示了他們所研制的可協(xié)同工作四旋翼無(wú)人機(jī)［氣他們采用逡逑圖像處理無(wú)線通訊等關(guān)鍵性技術(shù)，在室內(nèi)設(shè)置多個(gè)運(yùn)動(dòng)圖像傳感器，在無(wú)人機(jī)機(jī)身上安逡逑裝指示小球，攝像機(jī)捕捉到指示小球的信息，并將數(shù)據(jù)傳輸給總控制端，由控制端分析逡逑出無(wú)人機(jī)的飛行運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，包括無(wú)人機(jī)的室內(nèi)相對(duì)位置、高度、速度和加速度等。將這逡逑些信息數(shù)據(jù)輸入到設(shè)計(jì)好的模型算法中，得出飛行器的完成當(dāng)前動(dòng)作的油門(mén)控制量，實(shí)逡逑現(xiàn)無(wú)人機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)。實(shí)驗(yàn)對(duì)無(wú)人機(jī)協(xié)同工作技術(shù)進(jìn)行了展示。如圖１．２所示，演講逡逑者將手中的小球拋向網(wǎng)中，運(yùn)動(dòng)圖像傳感器計(jì)算出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，并推算出三架無(wú)人逡逑機(jī)的位置調(diào)整

出無(wú)人機(jī)的飛行運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，包括無(wú)人機(jī)的室內(nèi)相對(duì)位置、高度、速度和加速度等。將這逡逑些信息數(shù)據(jù)輸入到設(shè)計(jì)好的模型算法中，得出飛行器的完成當(dāng)前動(dòng)作的油門(mén)控制量，實(shí)逡逑現(xiàn)無(wú)人機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)。實(shí)驗(yàn)對(duì)無(wú)人機(jī)協(xié)同工作技術(shù)進(jìn)行了展示。如圖１．２所示，演講逡逑者將手中的小球拋向網(wǎng)中，運(yùn)動(dòng)圖像傳感器計(jì)算出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，并推算出三架無(wú)人逡逑機(jī)的位置調(diào)整，由此三架無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)了協(xié)同工作接住小球［１３］。進(jìn)一步表明多無(wú)人機(jī)協(xié)同逡逑技術(shù)的可行‘１＾邐逡逑圖１．２三架無(wú)人機(jī)協(xié)同互動(dòng)逡逑美國(guó)國(guó)防部于２０１７年１月９日宣布，國(guó)防戰(zhàn)略能力辦公室（ＳＣＯ）同海軍空中系逡逑３逡逑

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