基于APM平台的无人机目标追踪系统研究

发布时间：2017-11-18 04:11

  本文关键词：基于APM平台的无人机目标追踪系统研究

  更多相关文章： 无人机 嵌入式系统 PID控制 目标追踪

【摘要】：随着影视科技的发展,为了更好地展示视觉效果,越来越多的航拍画面出现在影视作品中,特别是在现代商业电影中,运用航拍手段对人物、汽车等目标进行追踪成为普遍的场景。以空中视角带给观众震撼的视觉感受,对目标进行追踪拍摄已经成为主流拍摄技巧之一。传统航拍采用成本高昂的载人固定翼飞机或者载人直升机完成。相比载人航拍而言,使用多旋翼无人机航拍成本低,只需要单人或者双人即可完成。但是使用多旋翼无人机对目标追踪拍摄对操作人员的要求也是非常高的,操作人员需要控制无人机稳定飞行的方向和速度,同时还要控制摄像机拍摄的角度,需要有丰富的操作经验才能拍摄出流畅的画面。APM全称Ardu Pilot Mega,是2009年在DIY Drones无人机社区发起的开源无人机控制系统。为了解决手动操作无人机进行目标追踪拍摄难度高这一问题,基于APM多旋翼无人机平台开发使用GPS位置的无人机目标自动追踪拍摄系统,显著地降低了操作多旋翼无人机追踪拍摄的难度。本文首先研究了APM多旋翼无人机的体系结构,主要由姿态测量模块、电机驱动模块、通讯模块和主控模块构成。根据APM平台的体系结构,完成以下内容:(1)根据APM多旋翼无人机的体系结构,选择合适的姿态传感器、电子调速器、电机螺旋桨、通讯模块、主控模块,完成APM无人机的硬件平台。(2)在APM无人机硬件平台下分析四旋翼无人机控制结构、建立四旋翼无人机运动方程,使用基于PID的姿态控制算法保证无人机稳定飞行。(3)开发地面目标GPS装置,由一个高精度GPS接收模块和无线通讯模块构成,无线通讯模块负责与无人机进行通讯,使用Mavlink协议将目标GPS坐标发送至天空中无人机上。(4)在无人机能稳定飞行和接收到了地面目标GPS坐标后,完成基于GPS的无人机导航设计,使得无人机能够朝着目标GPS位置飞行。在最后的实验结果中,无人机首先能够稳定飞行,在接收到地面目标GPS坐标后,能够平稳地朝着目标飞行,实现天空中无人机对地面运动目标的自动追踪拍摄。
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V279

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