基于PIXHAWK的无人机室内通道自主避障飞行研究
发布时间：2021-09-07 14:17
近年来,市场上对于小型四旋翼无人机的需求越来越高,而小型四旋翼无人机的功能变得更加繁重,已经不限于测量、植保等,越来越多的小型四旋翼无人机需要在没有人工控制的前提下,完成一些复杂环境下进行自主避障飞行的任务。而在某些没有GPS的环境下,对于无人机的自主飞行控制就有了更高的要求,而无人机无GPS自主飞行也已经成为无人机自主飞行领域的重点问题之一。本文以pixhawk开源飞控系统为无人机主要控制系统,并且以小型四旋翼无人机为飞行平台,对多旋翼无人机的自主飞行避障系统如何实现自主避障飞行进行了研究。首先,针对课题背景和研究意义,以及国内外对四旋翼无人机的研究现状进行系统性的分析,提出本课题的主要研究内容。其次,对于对多旋翼无人机的硬件组成,控制系统,通讯方式等进行阐述;包括四旋翼无人机的基本组成,其中的机械系统,驱动系统,控制系统等;以及pixhawk开源飞控的主要构成,控制方式以及运行流程,最后对PX4源码中的位置和姿态的解算及控制,以及外载控制飞行的实现等。最后,对其核心的避障系统以及包括路径的2d地图等进行说明;对pixhawk飞控为核心的四旋翼无人机的在ROS系统下实现的自主避障飞行...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大疆GuidanceFig1.1DJIGuidance
第1章引言-3-器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离[6]。使用这种方式光波容易受到干扰，系统发出的光，必须避开太阳光的主要能量波段，从而避免太阳光的直射、反射等对避障系统造成干扰[7]。零度在ces2016上发布的xplorer2，采用的便是tof测距方案。无人机上的“蘑菇头”就是自动避障模块，该避障模块可以实现在6m有效避障距离内，以每秒50次的速率实现360°全方位扫描[8]。图1.1大疆GuidanceFig1.1DJIGuidance图1.2零度Xplorer无人机Fig.1.2ZerodegreeXplorerUAV3.昊翔“typhoonH3”昊翔typhoonH3无人机如图1.3所示。是通过realsense（单目摄像头加结构光）来实现的，realsense的原理是采用了“单目立体成像原理”模仿了人眼的“视差原理”，通过打出一束红外光，以左红外传感器和右红外传感器追踪这束光的位置，然后用三角定位
昊翔typhoonH3Fig.1.3YUNEECtyphoonH3
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于串级模糊PID的四旋翼姿态控制器设计[J]. 张驰洲,熊根良,陈海初. 南昌大学学报(工科版). 2019(03)
[2]基于四元数互补滤波的小型四旋翼姿态解算[J]. 李二闯,张建杰,袁亮,吴金强. 组合机床与自动化加工技术. 2019(03)
[3]无人机避障技术研究[J]. 张志彪. 无线互联科技. 2019(05)
[4]农用无人机避障技术的应用现状及展望[J]. 兰玉彬,王林琳,张亚莉. 农业工程学报. 2018(09)
[5]无人机APM-PIXHAWK飞控应用研究[J]. 张祖航,曹著明,薛翼飞. 职业. 2017(28)
[6]视觉SLAM原理及其在室内自动勘察绘图的应用前景分析[J]. 巫晨云. 信息技术与信息化. 2017(09)
[7]浅析无人机自动避障系统[J]. 刘海波,李冀. 中国计量. 2017(09)
[8]侧挂式移栽机控制系统设计[J]. 姚涛,周增产,陈立振,李秀刚,李东星,赵静. 农业工程. 2017(04)
[9]无人机的避障技术及其应用[J]. 张西忱. 集成电路应用. 2017(02)
[10]ARM和NuttX的多旋翼飞行器飞行控制系统设计[J]. 汤明文. 单片机与嵌入式系统应用. 2016(11)
博士论文
[1]多旋翼无人机的姿态与导航信息融合算法研究[D]. 张欣.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[2]四旋翼无人机几何滑模姿态控制技术和抗扰应用研究[D]. 安宏雷.国防科学技术大学 2013
硕士论文
[1]结构化环境下自主导航全向移动平台设计与实现[D]. 师永林.郑州大学 2019
[2]基于视觉SLAM的室内定位技术研究[D]. 李莹.哈尔滨工程大学 2019
[3]室内环境中移动机器人的多目标点路径规划方法研究[D]. 白天.浙江大学 2019
[4]基于Win-ROS的公共服务机器人系统设计与实现[D]. 朱峰.浙江工业大学 2019
[5]轮式移动机器人路径规划算法实现与优化[D]. 王福安.东南大学 2018
[6]室内测绘机器人SLAM技术的研究与实现[D]. 李维鑫.西安科技大学 2018
[7]一种四旋翼无人机控制系统的设计和实现[D]. 朱明明.华中师范大学 2018
[8]基于惯性/GPS/光流的无人机组合导航研究[D]. 林睿喆.西安电子科技大学 2018
[9]微小型多旋翼无人机激光雷达SLAM算法研究[D]. 程溪.内蒙古工业大学 2018
[10]电力巡检特殊应用环境中无人机飞行控制系统设计[D]. 赵海龙.华北电力大学 2018
本文编号：3389699
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大疆GuidanceFig1.1DJIGuidance
第1章引言-3-器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离[6]。使用这种方式光波容易受到干扰，系统发出的光，必须避开太阳光的主要能量波段，从而避免太阳光的直射、反射等对避障系统造成干扰[7]。零度在ces2016上发布的xplorer2，采用的便是tof测距方案。无人机上的“蘑菇头”就是自动避障模块，该避障模块可以实现在6m有效避障距离内，以每秒50次的速率实现360°全方位扫描[8]。图1.1大疆GuidanceFig1.1DJIGuidance图1.2零度Xplorer无人机Fig.1.2ZerodegreeXplorerUAV3.昊翔“typhoonH3”昊翔typhoonH3无人机如图1.3所示。是通过realsense（单目摄像头加结构光）来实现的，realsense的原理是采用了“单目立体成像原理”模仿了人眼的“视差原理”，通过打出一束红外光，以左红外传感器和右红外传感器追踪这束光的位置，然后用三角定位
昊翔typhoonH3Fig.1.3YUNEECtyphoonH3
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于串级模糊PID的四旋翼姿态控制器设计[J]. 张驰洲,熊根良,陈海初. 南昌大学学报(工科版). 2019(03)
[2]基于四元数互补滤波的小型四旋翼姿态解算[J]. 李二闯,张建杰,袁亮,吴金强. 组合机床与自动化加工技术. 2019(03)
[3]无人机避障技术研究[J]. 张志彪. 无线互联科技. 2019(05)
[4]农用无人机避障技术的应用现状及展望[J]. 兰玉彬,王林琳,张亚莉. 农业工程学报. 2018(09)
[5]无人机APM-PIXHAWK飞控应用研究[J]. 张祖航,曹著明,薛翼飞. 职业. 2017(28)
[6]视觉SLAM原理及其在室内自动勘察绘图的应用前景分析[J]. 巫晨云. 信息技术与信息化. 2017(09)
[7]浅析无人机自动避障系统[J]. 刘海波,李冀. 中国计量. 2017(09)
[8]侧挂式移栽机控制系统设计[J]. 姚涛,周增产,陈立振,李秀刚,李东星,赵静. 农业工程. 2017(04)
[9]无人机的避障技术及其应用[J]. 张西忱. 集成电路应用. 2017(02)
[10]ARM和NuttX的多旋翼飞行器飞行控制系统设计[J]. 汤明文. 单片机与嵌入式系统应用. 2016(11)
博士论文
[1]多旋翼无人机的姿态与导航信息融合算法研究[D]. 张欣.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[2]四旋翼无人机几何滑模姿态控制技术和抗扰应用研究[D]. 安宏雷.国防科学技术大学 2013
硕士论文
[1]结构化环境下自主导航全向移动平台设计与实现[D]. 师永林.郑州大学 2019
[2]基于视觉SLAM的室内定位技术研究[D]. 李莹.哈尔滨工程大学 2019
[3]室内环境中移动机器人的多目标点路径规划方法研究[D]. 白天.浙江大学 2019
[4]基于Win-ROS的公共服务机器人系统设计与实现[D]. 朱峰.浙江工业大学 2019
[5]轮式移动机器人路径规划算法实现与优化[D]. 王福安.东南大学 2018
[6]室内测绘机器人SLAM技术的研究与实现[D]. 李维鑫.西安科技大学 2018
[7]一种四旋翼无人机控制系统的设计和实现[D]. 朱明明.华中师范大学 2018
[8]基于惯性/GPS/光流的无人机组合导航研究[D]. 林睿喆.西安电子科技大学 2018
[9]微小型多旋翼无人机激光雷达SLAM算法研究[D]. 程溪.内蒙古工业大学 2018
[10]电力巡检特殊应用环境中无人机飞行控制系统设计[D]. 赵海龙.华北电力大学 2018
本文编号：3389699
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