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文檔簡介
1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,小型多旋翼無人機的應(yīng)用越來越廣泛,也越來越智能。但在無GPS信號的環(huán)境下,無人機無法獲知自身位置,從而無法進行定位與導(dǎo)航飛行,使得其智能程度大大受限。近年來,諸多科研機構(gòu)和專家學(xué)者提出了多種多樣的無人機室內(nèi)導(dǎo)航方案。本文以無人機室內(nèi)導(dǎo)航飛行為應(yīng)用背景,提出了基于超寬帶與光流輔助定位的四旋翼無人機室內(nèi)導(dǎo)航方法,相比于其他室內(nèi)導(dǎo)航方案具有定位地域不受限制、定位精度高和成本低廉的優(yōu)點,論文主要內(nèi)容包括:
首先,本
2、文提出了整個室內(nèi)定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和框架,明確了系統(tǒng)組成。并著重介紹了四旋翼無人機的飛行原理和本文中所定義的坐標系。
其次,完成了系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計,分為無人機飛控電路板、飛行遙控器電路板和超寬帶通信基站電路板。其中,為了提升無人機室內(nèi)飛行過程中的安全性,飛控電路板設(shè)計了雙控制器和雙慣導(dǎo)傳感器的硬件架構(gòu),極大地提升了無人機飛行中的抗干擾能力和安全性。
再次,實現(xiàn)了無人機系統(tǒng)中的軟件算法。在無人機的姿態(tài)求解上,本文采用四元數(shù)
3、姿態(tài)解算算法,該算法可對無人機進行全姿態(tài)解算,并具有計算量小的優(yōu)點。針對四旋翼無人機飛行過程中機架震動所產(chǎn)生的干擾,本文設(shè)計了擴展卡爾曼濾波器對傳感器數(shù)據(jù)進行融合濾波,并對整個過程進行了推導(dǎo)??紤]到工程實現(xiàn)和無人機控制需求,設(shè)計了多級串行PID控制器進行無人機的位置和姿態(tài)控制。
然后,介紹了超寬帶通信定位的一般方法,并提出了超寬帶多基站融合定位算法,提升了定位精度。為解決超寬帶通信定位采樣頻率低、動態(tài)響應(yīng)慢和具有高頻噪聲的缺點
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