四旋翼无人机室内变梯度自主飞行技术

发布时间：2020-06-01 09:03

【摘要】：随着国内外机器人技术的发展,无人机技术已经取得了巨大的成就。多旋翼无人机因其体积小、成本低、机动性强、操作简单等特点,使其能够在复杂的环境下仍能表现出良好的适应性。但这也同样对多旋翼无人机的载重能力、续航时间等产生了一定的约束限制,尤其是在缺失GPS信号的室内环境下,大重量、高功耗的传感器已经不适用于多旋翼无人机。因此本文设计了一种基于单目视觉技术的自主飞行四旋翼无人机,通过在室内带状环境中对摄像机获得图像处理,建立可飞行通道引导四旋翼无人机实现自主飞行。首先,本文对四旋翼无人机系统平台进行设计,完成了平台的搭建,分别对系统软硬件进行了介绍。硬件平台主要包括飞行控制器、机载计算机、单目视觉模块、超声波定高模块等;软件系统包括飞行控制软件体系架构、飞行控制器与机载计算机之间的串口通信等。其次,基于四旋翼无人机动力学模型,分析姿态解算、姿态控制、位置解算、位置控制原理及实现过程,实现机载计算机的外部控制信息与飞行控制器的位置控制信息融合,在Gazebo仿真器中验证外部控制有效性。再次,介绍单目相机成像原理,使用张正友标定法对所使用单目相机进行标定;利用改进的Canny边缘检测和霍夫变换在灰度图像中提取可飞行区域,建立前向三层安全飞行通道,并在不同场景下验证通道建立可行性。最后,制订两种四旋翼无人机飞行策略,将飞行策略转换为八种不同的飞行模式组合,在仿真环境和实际环境下验证飞行策略可行性。
【图文】：

四旋翼无人机室内变梯度自主飞行技术

Kushleyev的VICON系统

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翼无人机平台工作在室内带状环碍物尺寸的统计，四旋翼无人机境的空间需求考虑，将学校主度约为 3m，宽度约为 2.5m，考间需要，，四旋翼无人机平台机架务的载重需求考虑，实现室内(约 45g)、机载计算机(约 150g)、虑到本文选题来源于“校新设行扩展，四旋翼无人机平台负载约在 1700g。因此所搭载的电调
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V279;V249

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