面向橋梁檢測的四旋翼飛行器控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，微小型無人機已經(jīng)成為全世界航天領(lǐng)域研究的重要方向之一。其中，四旋翼飛行器不但具有無人機系統(tǒng)制造成本低，在執(zhí)行任務(wù)時人員傷害小，具有優(yōu)良的操控性和靈活性等的優(yōu)點，而且還具有起飛和降落所需空間少，在障礙物密集環(huán)境下的可控性強，以及飛行器姿態(tài)保持能力高等優(yōu)勢，逐漸成為微型無人機中的研究熱點。
　　 本文中，以橋梁檢測為應(yīng)用背景，提出了四旋翼飛行器的幾種關(guān)鍵技術(shù)，包括數(shù)學(xué)建模、硬件設(shè)計、PN碼定位算法、姿態(tài)

2、估計方法等，主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)根據(jù)四旋翼飛行器的飛行結(jié)構(gòu)及工作原理，建立飛行器的動力學(xué)模型。
　　 (2)針對四旋翼飛行器在橋梁檢測上的應(yīng)用，介紹了飛行器的組成部分及各部分的主要功能。
　　 (3)由于無人機的穩(wěn)定性取決于快速估計，提出了基于折反射系統(tǒng)、擴展型卡爾曼濾波器(Extended Kalman Filter簡稱EKF)、慣性測量單元(InertialMeasurement Unit簡稱IM

3、U)的姿態(tài)估計系統(tǒng)，并將這三個控制器結(jié)合在一起，形成多線程并發(fā)處理，分工協(xié)作，能快速獲取飛行器姿態(tài)信息，使飛行器在飛行過程中能快速穩(wěn)定飛行。
　　 (4)本文提出基于橋底四旋翼飛行器的精確定位—PN(Pseudo-randomNoise)碼精確定位算法，利用三個錨節(jié)點同時發(fā)射各自PN碼的電磁波，四旋翼飛行器的接收機接收該電磁波，通過解擴、解調(diào)，得到三束電磁波間的相位誤差，計算出飛行器與錨節(jié)點之間的距離，進而通過幾何計算，得出飛行