多旋翼无人机协同编队飞行的系统研究与应用

发布时间：2020-08-21 11:47

【摘要】：协同编队飞行近年来逐渐在军用和民用领域内发挥着极其重要的作用,有着广阔的发展和应用前景,正受到了越来越广泛的关注。本文旨在基于多旋翼无人机协同编队飞行问题上,进行系统设计以及具体的实践研究,主要研究内容如下:首先,围绕如何解决编队内无人机间协同飞行以及内部避障的问题,课题基于室外全球定位系统定位的基础上,提出了基于视觉特征的无人机编队内相对定位方法实现,来矫正多旋翼无人机编队飞行过程中各无人机的相对位置,从而在大规模多旋翼无人机协同编队飞行中有效地缩小编队间距。其次,围绕如何实现编队内部数据传输的问题,针对所构建多旋翼无人机编队飞行的相对定位模型,提出了编队内两种数据通信链路的搭建并对其进行优化与改进,以此来确保满足有效及时的编队与地面站之间以及编队内部分组的数据通信需求。最后,利用自行研制的无人机协同编队飞行控制系统来进行协同编队飞行的设计和物理实现。其中包括地面终端的软件设计、数据通信网络的有效搭建,相对定位相关的环境和任务数据的加载以及编队飞行算法和协同控制飞行算法的设计实现与验证,来进一步验证所设计的多旋翼无人机协同编队飞行控制系统的可行性。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V279;V249
【图文】：

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。行问题就已经被美国ＮＡＳＡ认定为２１世；纪执行诸如类地行星的使能技术。多个空中、地面或水下运载工具的协同工作有着重无人机协同编队飞行的控制实现研宄，能够在目前电池续航等时间内大大提高工作效率。这项技术可以被广泛地应用于执任务，例如农业、土地测绘、物资投递、消防救灾、商业路演为明显的行业应用前景和值得深入研宄的科学意义。逡逑宄背景与意义逡逑固定翼无人机来说，多旋翼无人机突出的优势更多地是在于具多旋翼无人机可以进行快速地垂直起降，拥有很强的机动性以。由于其研制成本低，容易入门，各大高校和科研院所基本上都多旋翼无人机在各行各业都得到了广泛应用，四旋翼无人机作，在短短的几年中，迅速走进了人们的生活，在救灾现场或是现场，又或是在各种军事领域中都不缺乏它的身影。逡逑，逦：＿

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无人机技术发展的一个重要趋势，多旋翼无人机协同控制的研究方军方的极大重视，已经被美国空军科学研宄局列为六大基础研究课为学术界的研究热点之一。由此看来，虽然无人机协同编队飞行技阶段，但相信协同编队飞行必将会成为未来飞行机器人的基础性技外研宄现状逡逑本课题的研宄内容，多旋翼无人机协同编队飞行的系统研究主要包：协同编队飞行内相对定位和避障问题的研宄、协同编队飞行数据题的研宄以及协同编队飞行算法的研究等等。逡逑编队飞行内相对定位与避障的国内外研宄现状逡逑问题是研宄机器人运动控制的重中之重，也是无人机编队飞行中的事领域中，定位精度是依靠采用高成本的定位设备来提升。而如何得成本低廉而又较为精准的室外定位效果，仅仅依托全球定位系统位是远远不够的。逡逑

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队的活动区域，以地面标记为活动范围的应用不太能为以后的大范推广。因此越来越多的科研方向关注于无人机协同编队飞行中相对而在一定程度上提高定位精度，尽可能地避免编队内碰撞。逡逑用相对定位的方式来提高飞行器定位精度的研宄中，有不少突出ｇ邋Ｌｉｎ等人［１］于２０１４年在没有进行任何无人机之间数据通信的基标记的情况下根据跟随无人机机载单目相机计算相对距离，提出行器之间的领航－跟随模式的相对定位。通过相机标定结合图像人机的运动状态并引导跟随无人机作出相应的跟随运动。Ｊｉｕｑｉｎｇ助部分ＧＰＳ信号丢失的无人机，通过在相互信息交换的基础上，从而帮助编队内无人机定位自身。该研宄提出了一种基于无人机上的动态非参数置信传播算法（ｄＮＢＰ）来计算无人机空间位置验仿真模拟结果显示，编队间相邻距离越远定位精度越高。Ｊ．Ｐｅｓ飞行器室内自主挑战赛的背景搭建了一种基于ＡｒＵｃｏ视觉标记的无人机编队框架（如图１．３所示），根据地面立柱上的标记识别空间位置，并体现出模块化、兼容性等特性。逡逑逦逦逦逦逦逦逡逑

【参考文献】