基于声波定位的自主飞行隧洞探测飞艇系统

发布时间：2021-09-09 20:08

　　现有尾矿排洪隧道采用人工巡检的方式进行安全检查,存在劳动强度大、危险性、效率低、主观性强等弊端。近年来,随着飞艇技术的普及和自动化技术的提高,使得基于无人飞艇的隧洞巡检工作成为可能。本项目是全国大学生创新训练资助项目,在此基础上设计了一种基于声波定位的自主飞行隧洞探测飞艇系统系统,用于隧洞探测和巡检。笔者介绍了该系统的组成,着重讨论了声波定位的原理和计算方法。 

【文章来源】：信息与电脑(理论版). 2020,32(04)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

飞艇的组成框图

微型飞艇在隧洞内飞行探测时,必须能够确定自身所处的位置,从而帮助确定隧洞隐患的地点。本系统设计采用同步被动式声波进行飞艇定位,其中同步被动式声波定位子系统由声波接收模块和声波发射模块组成。声波发射模块固定在隧洞外,由声波发生装置构成。声波接收模块由拾音器构成,固定于飞艇主体的后半段[4]。同步被动式声波定位子系统固定在隧洞外,发生装置采用声波发射器,并在相同的时间间隔内发射出不同频率的声音脉冲信号。同步被动式声波定位子系统的采集装置采用大纽扣形状的拾音器制作,固定在飞艇气囊的后半部分,输出的信号通过有线方式汇集到一起,进入吊舱中心部位的芯片。第一个声波发射的同时开启飞艇CPU上的定时器,同步声波发射和飞艇CPU接收声波的时间,根据发生声波与接收声波的时间差计算出飞艇已经飞行过的距离,从而达到定位的目的。单稳式声波接收器电路如图2所示,声波定位模块工作原理如图3所示。1.3 飞艇主体与测控主板

飞艇主体为小型充氦气飞艇,测控主板以STM32F103C8T6为核心控制板,其功能是控制算法的核心CPU,接收各传感器传送的电信号并计算数据,通过keil5软件编辑C语言程序后通过JLINK将编译好的程序输入单片机,配合电子陀螺仪角度传感器、直流电机、螺旋桨等实现飞艇的自主飞行以及悬停,加以超声、红外等传感器实现飞艇的位姿平衡以及避障,再通过红外摄像头、红外灯泡抓取排洪隧洞内的图像,同时结合同步被动式声波定位子系统对飞艇进行定位。1.4 检测模块

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ATmega2560无人飞艇飞行控制系统设计[J]. 彭平.  电子测量技术. 2019(19)
[2]基于声波法的天然气管道泄漏检测与定位系统研究[J]. 韩宝坤,蒋相广,刘西洋,纪瑶,鲍怀谦.  山东科技大学学报(自然科学版). 2018(04)
[3]飞艇空中巡检保障系统的建设[J]. 孙华强,王珂.  东方企业文化. 2011(24)

硕士论文
[1]基于DSP的飞艇姿态控制系统的设计与实现[D]. 周国坤.安徽理工大学 2017



本文编号：3392707