四旋翼飛行器礦井導(dǎo)航定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、環(huán)境探測(cè)在礦井災(zāi)難發(fā)生后對(duì)救援人員的營(yíng)救工作有重要參考價(jià)值，四旋翼自主飛行器克服了礦井下地面救災(zāi)設(shè)備的缺陷，更好地實(shí)現(xiàn)了探測(cè)、采集、發(fā)送礦井災(zāi)害環(huán)境參數(shù)和信息。導(dǎo)航定位技術(shù)在四旋翼工作過程中掌握其在礦井中的飛行狀態(tài)信息和位置信息，對(duì)救援人員制定正確的推進(jìn)路線和安全的救援措施具有重要作用和意義。
　　本文在分析了導(dǎo)航技術(shù)和無線定位技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過比較分析，針對(duì)有限空間中的四旋翼，提出了一種通過測(cè)量無線電波信號(hào)傳播時(shí)間實(shí)現(xiàn)測(cè)距的線性

2、調(diào)頻擴(kuò)頻系統(tǒng)與飛行器慣性導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合的全新的導(dǎo)航定位方案。該測(cè)距算法采用雙邊雙路對(duì)稱測(cè)距算法SDS-TWR，采用往返時(shí)間測(cè)量距離，不需要時(shí)鐘同步，提高了準(zhǔn)確性，降低了系統(tǒng)硬件要求；飛行器慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通過陀螺儀和加速度計(jì)測(cè)量飛行器的滾角、仰角、速度、加速度、位置等狀態(tài)信息。將兩個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量信息進(jìn)行融合，形成慣性導(dǎo)航/線性調(diào)頻擴(kuò)頻組合導(dǎo)航系統(tǒng)，通過建立組合系統(tǒng)的信息融合模型獲取更準(zhǔn)確的導(dǎo)航定位信息，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的無線傳輸。實(shí)驗(yàn)證明，

3、本文所提出的新方案能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地反映四旋翼飛行器在礦井中的飛行狀態(tài)和位置信息，為救援工作提供有力依據(jù)。
　　本文選取了硬件平臺(tái)，無線測(cè)距模塊選取了北京云谷公司的CMT-01V1，該模塊以德國(guó)Nanotron公司提供的nanoPAN5375作為射頻模塊；四旋翼飛行器選取了德國(guó)MK套件，并經(jīng)過二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)在巷道中自主飛行；上位機(jī)軟件在Windows XP系統(tǒng)上進(jìn)行開發(fā)，在軟件上實(shí)現(xiàn)卡爾曼濾波算法，以提高導(dǎo)航定位精度。
　　系統(tǒng)