基于智能小车与无人机的空地协同系统研究与应用
发布时间：2020-12-11 07:28
本文研究了基于智能小车与无人机的空地协同系统的关键技术及其应用。地面机器人能够准确到达目的地点执行任务,但对环境感知有很大的局限性,而无人机具有广阔视野的优势。鉴于此,提出可以将两者优势强强联合的空地协同系统。无人机利用高空视野辅助地面机器人构建全局环境模型并提供导航信息,使空地机器人功能相辅相成从而提高任务的完成度。本设计选用地面智能小车和无人机构建空地协同系统,主要研究内容如下:（1）目标识别。在无人机对地检测过程中,针对不同的被识别目标,提出适用于不同目标的识别方法。针对以黑色边框为界的地面模型提出基于角点检测的目标区域提取方法;根据障碍物和目标地点所具有的特征,分别提出基于颜色提取的轮廓检测目标识别定位方法和基于图像分割的轮廓检测障碍物识别定位方法。（2）路径规划算法研究。在路径规划研究中,由于基于图像处理的目标识别定位方法输出的均为坐标信息。因此提出图论算法的概念,并对图论算法进行了研究。之后对以图论算法为理论基础的两种路径规划算法进行了比较,最终选取了 Dijkstra算法进行路径规划并成功输出导航信息。（3）空地系统通信。在智能小车与无人机的通信实现上,通过对几种无线通信...
【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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第二章空地机器人协同系统与地面模型设计??梦參??图２－３飞控板选择?图２－４飞行姿态选择?图２－５开发板的选择??最终，通过合理设计使得无人机能够符合空地协同系统应用的要求。搭载完成的无人机如图??２－６所示。控制信号对无人机系统各组成部分的控制流程如图２－７所示。??藝＜??图２－６四旋翼无人机???？臟她里器——？飞行丨铡板?？电机模块——？懿控制?一？??戎Ｓ高度??度?／＾＼?实际晷谇高度????气压计微？???图２－７控制信号流程??２．?２．?２地面机器人（ＵＧＶ）结构设计??本系统是多智能体协作的救援系统，涉及到救援必然会面临复杂的地形问题，智能小车几乎??可以适应各种复杂的环境，还能轻松跨越障碍，所以此次系统设计选取智能小车作为地面机器人??来完成地面的救援协助工作。??本系统中的智能小车采用三轮底盘布置，装有两个可差速旋转的驱动轮以及？个灵活的可??３６０°任意旋转的万向轮，小车的转向可通过两个驱动轮同时差速旋转实现，三轮设置使小车行??驶平稳且灵活；并配备一个方向传感器，以保持在移动模式下的准确行驶；利用Ｗｉ－ｆｉ为数据传??输信道，利用其上配载的Ｗｉ－Ｆｉ通信模块可与无人机进行实时通信；装配一个ＷＥＢＣＡＭ实时回??传目标现场的视频信息至监控终端；由超声波传感器和红外传感器的结合使用构成了地面机器人??的防撞预警装置。这些配置使智能小车能够实现多种功能且行动灵活机动。??－１０－??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]民航空地数据链AOC数据处理系统技术要点分析[J]. 蔡道黉. 信息通信. 2014(05)
[2]空地协同交通状态感知与应急指挥系统构建[J]. 张欲晓,王云鹏,唐文忠,李宏刚. 北京航空航天大学学报. 2014(03)
[3]空地协同搜索排查新模式——空中机器人辅助救援队芦山救援模式分析[J]. 王念法,齐俊桐. 中国应急救援. 2013(04)
[4]基于ARM7飞控系统多传感器数据融合方法及实现[J]. 孙豫川,裴海龙,吴毅彬. 计算机测量与控制. 2013(01)
[5]网络摄像头视频数据的抓取、存储与检索[J]. 李贺男. 计算机光盘软件与应用. 2012(23)
[6]空地机器人协作导航方法与实验研究[J]. 谷丰,王争,宋琦,陈盛福,何玉庆,韩建达. 中国科学技术大学学报. 2012(05)
[7]无人机通信信道模型研究[J]. 李冰,陈自力,邱金刚. 装备环境工程. 2009(03)
[8]预警机支援下的空地协同目标定位研究[J]. 马丽,张平定,刘飞. 电光与控制. 2009(02)
[9]移动机器人多传感器测距系统研究与设计[J]. 梁毓明,徐立鸿. 计算机应用. 2008(S1)
[10]数字电台在水库雨情遥测系统中的应用[J]. 王莉萍. 吉林水利. 2007(12)
硕士论文
[1]视感知下的空地协同路径规划算法研究[D]. 万腾.兰州理工大学 2017
[2]空地协同下的全局路径规划方法[D]. 黄肖肖.山东理工大学 2016
[3]多空中机器人的相互感知与任务协同[D]. 靳雅博.中国民航大学 2015
[4]基于视觉的空地机器人协作方法研究[D]. 李丹.沈阳理工大学 2013
本文编号：2910129
【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１本文内容组织结构框图??
第二章空地机器人协同系统与地面模型设计??梦參??图２－３飞控板选择?图２－４飞行姿态选择?图２－５开发板的选择??最终，通过合理设计使得无人机能够符合空地协同系统应用的要求。搭载完成的无人机如图??２－６所示。控制信号对无人机系统各组成部分的控制流程如图２－７所示。??藝＜??图２－６四旋翼无人机???？臟她里器——？飞行丨铡板?？电机模块——？懿控制?一？??戎Ｓ高度??度?／＾＼?实际晷谇高度????气压计微？???图２－７控制信号流程??２．?２．?２地面机器人（ＵＧＶ）结构设计??本系统是多智能体协作的救援系统，涉及到救援必然会面临复杂的地形问题，智能小车几乎??可以适应各种复杂的环境，还能轻松跨越障碍，所以此次系统设计选取智能小车作为地面机器人??来完成地面的救援协助工作。??本系统中的智能小车采用三轮底盘布置，装有两个可差速旋转的驱动轮以及？个灵活的可??３６０°任意旋转的万向轮，小车的转向可通过两个驱动轮同时差速旋转实现，三轮设置使小车行??驶平稳且灵活；并配备一个方向传感器，以保持在移动模式下的准确行驶；利用Ｗｉ－ｆｉ为数据传??输信道，利用其上配载的Ｗｉ－Ｆｉ通信模块可与无人机进行实时通信；装配一个ＷＥＢＣＡＭ实时回??传目标现场的视频信息至监控终端；由超声波传感器和红外传感器的结合使用构成了地面机器人??的防撞预警装置。这些配置使智能小车能够实现多种功能且行动灵活机动。??－１０－??
梦參??图２－３飞控板选择?图２－４飞行姿态选择?图２－５开发板的选择??最终，通过合理设计使得无人机能够符合空地协同系统应用的要求。搭载完成的无人机如图??２－６所示。控制信号对无人机系统各组成部分的控制流程如图２－７所示。??藝＜??图２－６四旋翼无人机???？臟她里器——？飞行丨铡板?？电机模块——？懿控制?一？??戎Ｓ高度??度?／＾＼?实际晷谇高度????气压计微？???图２－７控制信号流程??２．?２．?２地面机器人（ＵＧＶ）结构设计??本系统是多智能体协作的救援系统，涉及到救援必然会面临复杂的地形问题，智能小车几乎??可以适应各种复杂的环境，还能轻松跨越障碍，所以此次系统设计选取智能小车作为地面机器人??来完成地面的救援协助工作。??本系统中的智能小车采用三轮底盘布置，装有两个可差速旋转的驱动轮以及？个灵活的可??３６０°任意旋转的万向轮，小车的转向可通过两个驱动轮同时差速旋转实现，三轮设置使小车行??驶平稳且灵活；并配备一个方向传感器，以保持在移动模式下的准确行驶；利用Ｗｉ－ｆｉ为数据传??输信道，利用其上配载的Ｗｉ－Ｆｉ通信模块可与无人机进行实时通信；装配一个ＷＥＢＣＡＭ实时回??传目标现场的视频信息至监控终端；由超声波传感器和红外传感器的结合使用构成了地面机器人??的防撞预警装置。这些配置使智能小车能够实现多种功能且行动灵活机动。??－１０－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]民航空地数据链AOC数据处理系统技术要点分析[J]. 蔡道黉. 信息通信. 2014(05)
[2]空地协同交通状态感知与应急指挥系统构建[J]. 张欲晓,王云鹏,唐文忠,李宏刚. 北京航空航天大学学报. 2014(03)
[3]空地协同搜索排查新模式——空中机器人辅助救援队芦山救援模式分析[J]. 王念法,齐俊桐. 中国应急救援. 2013(04)
[4]基于ARM7飞控系统多传感器数据融合方法及实现[J]. 孙豫川,裴海龙,吴毅彬. 计算机测量与控制. 2013(01)
[5]网络摄像头视频数据的抓取、存储与检索[J]. 李贺男. 计算机光盘软件与应用. 2012(23)
[6]空地机器人协作导航方法与实验研究[J]. 谷丰,王争,宋琦,陈盛福,何玉庆,韩建达. 中国科学技术大学学报. 2012(05)
[7]无人机通信信道模型研究[J]. 李冰,陈自力,邱金刚. 装备环境工程. 2009(03)
[8]预警机支援下的空地协同目标定位研究[J]. 马丽,张平定,刘飞. 电光与控制. 2009(02)
[9]移动机器人多传感器测距系统研究与设计[J]. 梁毓明,徐立鸿. 计算机应用. 2008(S1)
[10]数字电台在水库雨情遥测系统中的应用[J]. 王莉萍. 吉林水利. 2007(12)
硕士论文
[1]视感知下的空地协同路径规划算法研究[D]. 万腾.兰州理工大学 2017
[2]空地协同下的全局路径规划方法[D]. 黄肖肖.山东理工大学 2016
[3]多空中机器人的相互感知与任务协同[D]. 靳雅博.中国民航大学 2015
[4]基于视觉的空地机器人协作方法研究[D]. 李丹.沈阳理工大学 2013
本文编号：2910129
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