农用航拍无人机地面站轨迹规划算法的研究

发布时间：2017-10-08 00:08

  本文关键词：农用航拍无人机地面站轨迹规划算法的研究

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【摘要】：21世纪,是一个信息科技时代,一个自动化的时代。因此人们对自动化的需求越来越高,无人机无疑是一个新的研究关注焦点。而在农业领域,关于无人机轨迹规划算法的研究却相对较少。随着GIS与GPS技术的普及和传感技术的发展,具有自主作业功能的农用无人机系统势必成为发展趋势,对于农用无人机地面站轨迹规划算法的研究也就显得尤为必要。无人机按照不同的划分方法可以分成不同的类别,不同种类的无人机都需要有与其相匹配的地面站和轨迹规划算法。首先,本文介绍本课题的研究背景和国内外发展现状,分析常用轨迹规划算法。对无人机地面站与无人机和飞控系统之间的关系,以及影响无人机地面站轨迹规划算法的相关硬件进行分析。明确本课题轨迹规划算法要求,确定起飞与降落和航拍轨迹规划算法,对起飞与降落算法的6种函数进行MATLAB仿真,结果表明该算法满足规划最短路径的要求。然后,本文设计的农用航拍无人机地面站轨迹规划软件,是在Microsoft Visual Studio2010环境下基于C#语言开发完成,采用Access2003数据库实现数据存储和读取,借助于谷歌地图API函数,基于C#语言实现地图操作。运用基于Dubins曲线的起飞与降落轨迹规划算法和基于数学归纳法的航拍轨迹规划算法,在地面站上实现电子地图应用、任务设置、系统设置和数据显示功能模块。最后经“天行者”1680若干架次的试飞航拍,通过飞行轨迹图以及部分航拍图片,验证本研究算法具有较高的可行性与稳定性,达到了本课题的预期效果,并满足“863微小型无人机遥感信息获取与作物养分管理技术”课题对无人机地面站轨迹规划系统的要求。
【关键词】：无人机地面站 轨迹规划算法 Dubins曲线算法 试飞
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S25;V279
【目录】：

• 摘要8-9
• 英文摘要9-11
• 1 引言11-19
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.1.1 课题研究背景11
• 1.1.2 目的意义11-12
• 1.2 国内外轨迹规划算法的研究现状12-17
• 1.2.1 国内外无人机研究现状12-13
• 1.2.2 国内外无人机地面站研究现状13-16
• 1.2.3 国内外轨迹规划算法研究现状16-17
• 1.3 主要研究内容17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 2 系统分析19-26
• 2.1 无人机系统19-20
• 2.2 飞控系统20-21
• 2.3 轨迹规划系统21
• 2.4 相关硬件21-24
• 2.4.1 单片机21-22
• 2.4.2 传感器22-23
• 2.4.3 航拍相机23-24
• 2.5 通信协议24-25
• 2.6 本章小结25-26
• 3 轨迹规划算法设计26-42
• 3.1 轨迹规划算法的要求26
• 3.2 起降轨迹规划算法26-33
• 3.2.1 Dubins曲线算法26-30
• 3.2.2 MATLAB仿真30-33
• 3.3 航拍轨迹规划算法33-41
• 3.3.1 成像参数33-35
• 3.3.2 算法设计35-41
• 3.4 本章小结41-42
• 4 无人机地面站轨迹规划软件的实现42-50
• 4.1 地面站系统构架42-43
• 4.2 地面站轨迹规划软件设计43-49
• 4.3 本章小结49-50
• 5 无人机试飞50-56
• 5.1 试飞数据与分析50-55
• 5.2 本章小结55-56
• 6 结论与展望56-57
• 6.1 结论56
• 6.2 展望56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-60
• 附录60-62
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文62

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本文编号：990850