無人機(jī)具有體積小、造價(jià)低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)動(dòng)性高等優(yōu)點(diǎn),在災(zāi)難救援、地質(zhì)勘探、農(nóng)業(yè)植保等方面都具有廣泛的應(yīng)用,室內(nèi)環(huán)境下,無人機(jī)通常用于飛行表演伴舞、室內(nèi)搜索等。但在一些情況下,單個(gè)無人機(jī)由于自身功能的限制,在執(zhí)行任務(wù)時(shí)存在著很多不足,故而需要采用多個(gè)無人機(jī)協(xié)同完成任務(wù),以完成更加復(fù)雜、大規(guī)模場(chǎng)景下的應(yīng)用。多無人機(jī)的協(xié)同控制技術(shù)已成為控制領(lǐng)域一個(gè)非常重要的研究方向。無人機(jī)的編隊(duì)表演是無人機(jī)協(xié)同控制技術(shù)日趨成熟的條件下發(fā)展出來的新的應(yīng)用方向,有著廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套小型無人機(jī)室內(nèi)編隊(duì)飛行控制系統(tǒng)。針對(duì)傳統(tǒng)的無人機(jī)室內(nèi)定位精度低的缺點(diǎn),本系統(tǒng)結(jié)合地標(biāo)式視覺基準(zhǔn)系統(tǒng),采用視覺定位的方法實(shí)現(xiàn)了多無人機(jī)的編隊(duì)飛行控制。首先,在地面鋪設(shè)好視覺基準(zhǔn)標(biāo)簽,利用無人機(jī)下置攝像頭采集標(biāo)簽并傳輸至服務(wù)端計(jì)算無人機(jī)的位置與姿態(tài)信息,大大提高了定位精度。其次,在飛行過程中,針對(duì)視覺定位方法頻率低、延遲大的問題,結(jié)合微分路徑的方式降低圖像處理頻率,并通過導(dǎo)航信息補(bǔ)償提高定位頻率,改進(jìn)了傳統(tǒng)的比例微分控制方法以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。最后,采用基于相對(duì)位置的分布式主從跟隨控制方法完成了對(duì)多個(gè)無人機(jī)編隊(duì)飛行的控制... 

【文章來源】：北京郵電大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題背景
    1.2 研究?jī)?nèi)容
        1.2.1 基于視覺的無人機(jī)室內(nèi)定位方法
        1.2.2 單機(jī)軌跡控制算法
        1.2.3 多機(jī)編隊(duì)控制算法
        1.2.4 系統(tǒng)的整體實(shí)現(xiàn)
    1.3 結(jié)構(gòu)安排
    1.4 本章小結(jié)
第二章 相關(guān)技術(shù)介紹
    2.1 基于視覺的室內(nèi)定位技術(shù)
        2.1.1 Apriltag
        2.1.2 Flyzone
        2.1.3 圖像處理與解碼技術(shù)
    2.2 PID控制器
    2.3 編隊(duì)飛行隊(duì)形控制策略
    2.4 編隊(duì)飛行信息交互策略
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于視覺的編隊(duì)飛行控制方法
    3.1 編隊(duì)飛行控制系統(tǒng)整體框架
    3.2 基于視覺的定位方法
    3.3 單機(jī)軌跡跟蹤算法
    3.4 多機(jī)編隊(duì)控制算法
    3.5 本章小結(jié)
第四章 編隊(duì)飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.1 開發(fā)環(huán)境
        4.1.1 硬件設(shè)備
        4.1.2 軟件開發(fā)環(huán)境
    4.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
    4.3 系統(tǒng)組網(wǎng)與通信
    4.4 基于視覺的定位模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.5 單機(jī)軌跡跟蹤模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.6 多機(jī)編隊(duì)控制模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.7 用戶界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.8 無人機(jī)仿真建模
    4.9 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)測(cè)試與性能分析
    5.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境
    5.2 功能測(cè)試實(shí)驗(yàn)
    5.3 性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種基于視覺的小型無人機(jī)室內(nèi)編隊(duì)飛行系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 楊勇,梁建宏,張代兵.  機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用. 2017(02)
[2]多無人機(jī)協(xié)同編隊(duì)飛行控制研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 宗群,王丹丹,邵士凱,張博淵,韓宇.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(03)
[3]基于PD算法的四旋翼飛行器控制系統(tǒng)研究[J]. 侯永鋒,陸連山,高尚德,劉雨生.  機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2012(03)
[4]無人機(jī)編隊(duì)隊(duì)形保持變換控制器設(shè)計(jì)[J]. 鄧婉,王新民,王曉燕,肖亞輝.  計(jì)算機(jī)仿真. 2011(10)
[5]雙目視覺的立體標(biāo)定方法[J]. 劉俸材,謝明紅,王偉.  計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì). 2011(04)
[6]無人機(jī)編隊(duì)隊(duì)形保持控制器的分散設(shè)計(jì)方法[J]. 何真,陸宇平.  航空學(xué)報(bào). 2008(S1)
[7]基于勢(shì)函數(shù)的多機(jī)器人系統(tǒng)的編隊(duì)控制[J]. 賈秋玲,閆建國(guó),王新民.  機(jī)器人. 2006(02)
[8]基于Matlab/Simulink的航天器姿態(tài)動(dòng)力學(xué)與控制仿真框架[J]. 周黎妮,唐國(guó)金,羅亞中.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2005(10)

碩士論文
[1]基于Agent的民航飛行新技術(shù)仿真驗(yàn)證研究[D]. 麻麗俊.南京航空航天大學(xué) 2018
[2]基于自適應(yīng)控制的無人機(jī)編隊(duì)控制研究[D]. 許玥.南京航空航天大學(xué) 2018
[3]基于Mesh通信網(wǎng)絡(luò)的四旋翼編隊(duì)控制平臺(tái)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 程鵬.浙江大學(xué) 2017
[4]單/多四旋翼無人機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)及若干應(yīng)用的研究[D]. 沈洪梁.浙江大學(xué) 2016
[5]小型無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)化飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 習(xí)業(yè)勛.中南大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3192173