固定翼无人机的直线路径跟随控制及其应用

发布时间：2017-10-30 19:11

  本文关键词：固定翼无人机的直线路径跟随控制及其应用

  更多相关文章： 无人机 路径跟随 视线导引 李雅普诺夫稳定性 无线传感器网络

【摘要】：在过去的几十年里,无人机技术在国内外被广泛研究,不仅在军事领域方面具有很大的应用前景,而且现在也经常在民事和商业应用中有所涉及。对于无人机的一些特殊应用,比如地图绘制、巡逻监视和搜寻解救等,这些任务的实现需要使无人机跟随到一条给定的路径,这就是路径跟随问题。如何更迅速、更有效地收敛到待跟踪路径是无人机路径跟随研究的主要目的。另外,随着计算机和微电子技术的迅猛发展,无人机已经具有更先进的功能,不仅具有车载传感器、控制器和处理器,还有存储和联网通讯能力。将无人机应用于无线传感器网络中收集数据近年来得到很大的关注,而且研究表明移动节点的加入能够解决网络中节点存在的能耗不均衡现象,而且可以保证网络的连通性。本文主要研究无人机对于给定的固定高度直线路径的跟随控制问题,并考虑将其应用到一类线型无线传感器网络中,用于节点数据的收集和传输,减少节点由于多跳传输产生的能量消耗。论文主要研究内容如下：(1)第二章研究无人机的直线路径跟随控制：在无人机二维平面运动学模型下,考虑无人机对于固定高度的直线路径跟随问题。本章主要基于向量场的思想,利用视线导引法计算得到无人机到给定直线路径的一个理想的航向角向量场,并根据李雅普诺夫稳定性设计航向角输入命令控制器。最后,通过仿真实验证明所提方法的有效性和实用性。(2)第三章考虑将无人机应用到线型无线传感器网络中：利用无人机作为移动数据收集器,在线型无线传感器网络中沿直线移动进行数据的收集并转发给sink节点。在所考虑的模型中,传感器节点为线型均匀分布,每隔相同的距离部署一个中继节点,且两个相邻的中继节点之间并不需要形成连通的网络即部署的距离大于中继节点的通讯范围。研究在保证节点信息满足最大传输延迟限制的情况下,考虑在不同sink节点距离下无人机沿直线飞行速度对数据传输延迟的影响。
【关键词】：无人机 路径跟随 视线导引 李雅普诺夫稳定性 无线传感器网络
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V249.12
【目录】：

• 中文摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景、目的及意义11-13
• 1.1.1 无人机路径跟随概述11
• 1.1.2 无线传感器网络概述11-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 无人机路径跟随研究现状13
• 1.2.2 无线传感器网络研究现状13-15
• 1.3 本文主要研究内容15
• 1.4 论文的组织结构15-17
• 第二章 固定翼无人机的直线路径跟随控制17-27
• 2.1 问题描述17-22
• 2.1.1 飞机常用坐标系17-20
• 2.1.2 飞机运动学模型20-22
• 2.2 控制器设计22-24
• 2.3 仿真结果24-25
• 2.4 本章小结25-27
• 第三章 无人机在无线传感器网络中用于数据收集27-35
• 3.1 应用背景27-28
• 3.2 模型描述28-31
• 3.2.1 无人机的要求30
• 3.2.2 各层次节点间网络协议30-31
• 3.3 数据通信31-32
• 3.4 仿真结果32-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 总结与展望35-37
• 4.1 总结35
• 4.2 展望35-37
• 参考文献37-41
• 攻读学位期间取得的研究成果41-42
• 致谢42-43
• 个人简况43-44
• 承诺书44-45

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 何文德;杨凤年;刘光灿;;无线传感器网络在文物保护中的应用[J];安防科技;2007年07期

2 刘海波;邹涛;翁哲;;无线传感器网络在执勤枪械定位中的应用[J];安防科技;2009年09期

3 张开风;胡艳军;许耀华;姜新红;仇乐乐;王福俊;高韦;丁胜建;;WSN与GPRS结合的远程图像等数据采集系统设计[J];安徽大学学报(自然科学版);2011年04期

4 林丽萍;;无线传感器网络节点的研究与应用[J];安徽职业技术学院学报;2010年04期

5 余华;孙艳红;车银超;郭玉峰;;无线传感器网络在现代农业中的应用[J];安徽农业科学;2010年04期

6 余华;吕宁波;;基于无线传感器网络的农田信息管理系统的研究[J];安徽农业科学;2010年32期

7 范书平;高巍;马宝英;;一种无线温度传感器网络中节能的路由协议[J];安徽农业科学;2011年02期

8 杨治秋;柴宝杰;;无线传感器网络在农业信息监控系统中的应用[J];安徽农业科学;2011年35期

9 归奕红;;无线传感网应用于设施农业的节能方案研究[J];安徽农业科学;2012年02期

10 秦玉伟;彭燕;;能量非均衡节点在无线传感网络立体空间的LEACH路由研究[J];安徽农业科学;2012年03期

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王蕊;无线传感器网络部署与拓扑控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

2 孙玉婷;基于柱形换能器的水下传感器网络组网协议研究[D];中国海洋大学;2009年

3 罗汉江;海洋监测传感器网络关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年

4 郭瑛;基于事件触发的无线传感器网络关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年

5 周鹏;水下传感器网络海上试验平台的研究与设计[D];中国海洋大学;2010年

6 张书奎;无线传感器网络中信息分发的可靠性研究[D];苏州大学;2010年

7 高艺;能源自给低功耗无线传感器网络关键技术研究[D];南开大学;2010年

8 吴磊;无线自组织网络中的路由技术相关问题研究[D];电子科技大学;2010年

9 陈伟;多跳无线网络路由关键技术研究[D];电子科技大学;2010年

10 王晓敏;无线传感器网络数据收集与路由协议研究[D];电子科技大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 叶青;基于可信的无线传感器网络认证技术的研究[D];安徽工程大学;2010年

2 谌业滨;无线传感器网络自身健康状态融合机制研究[D];南昌航空大学;2010年

3 乔田田;无线传感器网络路由协议研究[D];山东科技大学;2010年

4 骆科学;基于ZigBee的无线传感器网络节点在矿井机车运输监控系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年

5 彭慧;面向离散型制造业的嵌入式MES检测终端开发[D];浙江理工大学;2010年

6 闭启礼;水文传感器网络部署优化研究[D];郑州大学;2010年

7 张永琦;无线传感器网络中基于网关的分级簇算法研究[D];郑州大学;2010年

8 张磊;基于无线传感器网络的实验管理系统的设计与实现[D];郑州大学;2010年

9 刘兰涛;无线传感器网络中时间同步技术的研究[D];郑州大学;2010年

10 许俊杰;无线通信技术在设备状态监测中的研究与应用[D];郑州大学;2010年

，

本文编号：1118926