无人机沿路飞行系统的设计与实现
发布时间：2021-05-22 19:01
随着无人机技术的快速发展,使无人机在军事、农业、监测管理及物流等方面得到广泛的应用。为了提高无人机在道路交通监管、地区环境监测、快递运送等服务中的工作绩效,本文设计了一套无人机自主沿路飞行系统,通过采用4G网络和引入道路检测的飞行方法,实现了无人机按任务中规划的路径自主飞行,使无人机在空域环境复杂的城市等环境中,安全、稳定、准确地完成飞行任务。本文首先介绍了无人机沿路飞行系统的研究背景及意义,分析国内外无人机地面站的技术现状,尤其是无人机自主飞行与多传感器数据融合定位技术的研究现状。接着在项目要求的系统功能与非功能需求基础上进行总体设计,将整个系统分成网络通信、数据处理、沿路飞行、用户界面四大部分,然后对系统功能、系统工作流程、地面站软件分别进行详细设计。其次,通过对沿路自主飞行的方法分析,结合城市沿路飞行时的环境特点,设计一种结合道路检测的沿路自主飞行方法,将视频传感器捕获的数据进行处理,获得所需的道路检测结果,对结果进行分析,针对普通、矫正、应急三种模式,提取不同的数值,再结合GPS等传感器数据,通过基于卡尔曼滤波的八方向PID控制器,对无人机进行控制。然后对系统中的各部分进行详细...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
注释表
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 地面站概述
1.1.2 多传感器数据融合概述
1.2 国内外研究现状
1.2.1 无人机沿路自主飞行现状
1.2.2 无人机地面站发展现状
1.2.3 无人机多传感器数据融合定位技术现状
1.3 研究的主要内容及章节安排
第2章 系统需求分析与总体设计
2.1 系统需求分析
2.1.1 系统功能性需求分析
2.1.2 系统非功能性需求分析
2.2 系统总体设计
2.2.1 设计目标
2.2.2 系统功能
2.2.3 系统结构
2.2.4 系统工作流程
2.3 地面站软件设计
2.3.1 开发平台选择
2.3.2 数据通信
2.3.3 地图定位与路径规划
2.4 本章小结
第3章 沿路自主飞行方法的分析与设计
3.1 现有沿路自主飞行方法分析
3.1.1 基于单一传感器的沿路自主飞行方式
3.1.2 基于多传感器数据融合的沿路自主飞行方式
3.2 一种结合道路检测的沿路自主飞行方法
3.2.1 应用背景与方法设计
3.2.2 道路图像的处理
3.2.3 模式选择与数据融合控制
3.3 本章小结
第4章 系统的详细设计与实现
4.1 系统用户界面设计
4.1.1 系统主界面设计
4.1.2 详细数据查看界面设计
4.1.3 飞行路径对比界面设计
4.2 系统数据库设计
4.2.1 数据库的选择和初始化
4.2.2 数据库各表结构设计
4.3 通信设计
4.3.1 Socket通信设计
4.3.2 Web通信设计
4.4 沿路飞行功能的设计与实现
4.5 本章小结
第5章 系统的测试与实现
5.1 系统测试环境与测试方案
5.1.1 测试环境
5.1.2 系统配置及测试方案
5.2 无人机地面站系统的测试与分析
5.2.1 飞行控制与飞行信息处理
5.2.2 地图定位与路径规划功能测试
5.2.3 参数设置功能测试
5.3 无人机沿路飞行功能的测试与分析
5.3.1 无人机视频图像道路检测测试
5.3.2 基于道路检测的无人机沿路飞行功能测试
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 主要工作与创新点
6.2 后续研究工作
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]无人机在智能查违中的应用[J]. 朱建华. 太原学院学报(自然科学版). 2019(04)
[2]利用地面景象信息辅助的无人机自主定位技术[J]. 徐喜梅,黄大庆,徐诚. 计算机测量与控制. 2018(09)
[3]基于组合导航系统的智能汽车精准定位[J]. 史骏. 计算机与数字工程. 2018(08)
[4]应用于植保无人机的定位数据修正方法设计[J]. 丁承君,尹李亮,段萍. 传感器与微系统. 2018(07)
[5]无人机在水利勘测中的应用研究探索[J]. 陈原. 智能城市. 2018(10)
[6]民用无人机系统的研究与应用[J]. 唐露新,于丽敏,张宇维. 机床与液压. 2018(05)
[7]无人机的发展现状及人才需求分析[J]. 许伯勇. 南方农机. 2017(15)
[8]一种旋翼无人机组合导航系统设计及应用[J]. 刘洪剑,王耀南,谭建豪,李树帅,钟杭. 传感技术学报. 2017(02)
[9]农业植保无人机高精度定位系统研究与设计——基于GPS和GPRS[J]. 袁玉敏. 农机化研究. 2016(12)
[10]基于SINS/GPS的无人机组合导航系统建模与仿真[J]. 王磊,史丰丰,寇凯洋,张钊. 测绘工程. 2016(10)
博士论文
[1]无人机低成本微小型自主定位系统技术研究[D]. 赵搏欣.国防科学技术大学 2016
[2]下一代卫星移动通信系统关键技术研究[D]. 何异舟.北京邮电大学 2015
[3]低成本AHRS/GPS紧耦合融合滤波技术研究[D]. 夏琳琳.哈尔滨工程大学 2008
硕士论文
[1]基于OpenCV的自动循迹无人机[D]. 朱科风.长沙理工大学 2018
[2]基于电力巡检的无人机导航系统[D]. 吴洪昊.安徽理工大学 2017
[3]基于低成本传感器的四旋翼组合导航研究[D]. 雷盼盼.哈尔滨工业大学 2017
[4]基于多传感器的多旋翼无人机导航解算方法研究[D]. 田方澍.哈尔滨工业大学 2017
[5]基于四旋翼无人机的工厂安全巡视系统设计[D]. 张增雷.东南大学 2017
[6]基于MEMS/GPS的微型无人机组合航姿系统研究[D]. 吕印新.南京航空航天大学 2013
[7]基于数字信号处理器（DSP）的四旋翼无人机自主控制系统研究[D]. 黄国平.天津大学 2012
[8]无人机飞行数据综合管理与分析系统研究[D]. 赵跃.南京航空航天大学 2012
本文编号：3201513
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
注释表
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 地面站概述
1.1.2 多传感器数据融合概述
1.2 国内外研究现状
1.2.1 无人机沿路自主飞行现状
1.2.2 无人机地面站发展现状
1.2.3 无人机多传感器数据融合定位技术现状
1.3 研究的主要内容及章节安排
第2章 系统需求分析与总体设计
2.1 系统需求分析
2.1.1 系统功能性需求分析
2.1.2 系统非功能性需求分析
2.2 系统总体设计
2.2.1 设计目标
2.2.2 系统功能
2.2.3 系统结构
2.2.4 系统工作流程
2.3 地面站软件设计
2.3.1 开发平台选择
2.3.2 数据通信
2.3.3 地图定位与路径规划
2.4 本章小结
第3章 沿路自主飞行方法的分析与设计
3.1 现有沿路自主飞行方法分析
3.1.1 基于单一传感器的沿路自主飞行方式
3.1.2 基于多传感器数据融合的沿路自主飞行方式
3.2 一种结合道路检测的沿路自主飞行方法
3.2.1 应用背景与方法设计
3.2.2 道路图像的处理
3.2.3 模式选择与数据融合控制
3.3 本章小结
第4章 系统的详细设计与实现
4.1 系统用户界面设计
4.1.1 系统主界面设计
4.1.2 详细数据查看界面设计
4.1.3 飞行路径对比界面设计
4.2 系统数据库设计
4.2.1 数据库的选择和初始化
4.2.2 数据库各表结构设计
4.3 通信设计
4.3.1 Socket通信设计
4.3.2 Web通信设计
4.4 沿路飞行功能的设计与实现
4.5 本章小结
第5章 系统的测试与实现
5.1 系统测试环境与测试方案
5.1.1 测试环境
5.1.2 系统配置及测试方案
5.2 无人机地面站系统的测试与分析
5.2.1 飞行控制与飞行信息处理
5.2.2 地图定位与路径规划功能测试
5.2.3 参数设置功能测试
5.3 无人机沿路飞行功能的测试与分析
5.3.1 无人机视频图像道路检测测试
5.3.2 基于道路检测的无人机沿路飞行功能测试
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 主要工作与创新点
6.2 后续研究工作
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]无人机在智能查违中的应用[J]. 朱建华. 太原学院学报(自然科学版). 2019(04)
[2]利用地面景象信息辅助的无人机自主定位技术[J]. 徐喜梅,黄大庆,徐诚. 计算机测量与控制. 2018(09)
[3]基于组合导航系统的智能汽车精准定位[J]. 史骏. 计算机与数字工程. 2018(08)
[4]应用于植保无人机的定位数据修正方法设计[J]. 丁承君,尹李亮,段萍. 传感器与微系统. 2018(07)
[5]无人机在水利勘测中的应用研究探索[J]. 陈原. 智能城市. 2018(10)
[6]民用无人机系统的研究与应用[J]. 唐露新,于丽敏,张宇维. 机床与液压. 2018(05)
[7]无人机的发展现状及人才需求分析[J]. 许伯勇. 南方农机. 2017(15)
[8]一种旋翼无人机组合导航系统设计及应用[J]. 刘洪剑,王耀南,谭建豪,李树帅,钟杭. 传感技术学报. 2017(02)
[9]农业植保无人机高精度定位系统研究与设计——基于GPS和GPRS[J]. 袁玉敏. 农机化研究. 2016(12)
[10]基于SINS/GPS的无人机组合导航系统建模与仿真[J]. 王磊,史丰丰,寇凯洋,张钊. 测绘工程. 2016(10)
博士论文
[1]无人机低成本微小型自主定位系统技术研究[D]. 赵搏欣.国防科学技术大学 2016
[2]下一代卫星移动通信系统关键技术研究[D]. 何异舟.北京邮电大学 2015
[3]低成本AHRS/GPS紧耦合融合滤波技术研究[D]. 夏琳琳.哈尔滨工程大学 2008
硕士论文
[1]基于OpenCV的自动循迹无人机[D]. 朱科风.长沙理工大学 2018
[2]基于电力巡检的无人机导航系统[D]. 吴洪昊.安徽理工大学 2017
[3]基于低成本传感器的四旋翼组合导航研究[D]. 雷盼盼.哈尔滨工业大学 2017
[4]基于多传感器的多旋翼无人机导航解算方法研究[D]. 田方澍.哈尔滨工业大学 2017
[5]基于四旋翼无人机的工厂安全巡视系统设计[D]. 张增雷.东南大学 2017
[6]基于MEMS/GPS的微型无人机组合航姿系统研究[D]. 吕印新.南京航空航天大学 2013
[7]基于数字信号处理器（DSP）的四旋翼无人机自主控制系统研究[D]. 黄国平.天津大学 2012
[8]无人机飞行数据综合管理与分析系统研究[D]. 赵跃.南京航空航天大学 2012
本文编号：3201513
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