小型多旋翼飛行器系統(tǒng)設(shè)計(jì)及自主任務(wù)規(guī)劃.pdf

1、以無刷直流電機(jī)作為動力裝置的多旋翼飛行器結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活，擁有很大的科研價值和廣闊的應(yīng)用前景。隨著無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，以小型多旋翼飛行器為主的無人機(jī)自主任務(wù)規(guī)劃將成為未來研究的主要方向。
　　本文以六旋翼飛行器為代表仔細(xì)分析了其姿態(tài)控制原理，根據(jù)課題要求設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了載重大、易攜帶、穩(wěn)定性好、易開發(fā)的六旋翼飛行器系統(tǒng)，并進(jìn)行了具有針對性的校準(zhǔn)和調(diào)試。同時為了實(shí)現(xiàn)空中環(huán)境感知，設(shè)計(jì)構(gòu)建了一套機(jī)載環(huán)境感知系統(tǒng)，并針對電池和載重的限制，

2、單獨(dú)設(shè)計(jì)了電源模塊。另外考慮到飛行器在空中姿態(tài)變化和抖動會對環(huán)境感知系統(tǒng)帶來影響，額外搭載了慣性測量模塊和視覺里程計(jì)來進(jìn)行位姿校正，最終實(shí)現(xiàn)了三維場景的構(gòu)建。
　　在完成六旋翼飛行器系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)行了自主任務(wù)規(guī)劃的可行性分析。并針對小型無人機(jī)MAVLink(Micro Air Vehicle Link)通訊協(xié)議和上位機(jī)ROS(RobotOperating System)系統(tǒng)的特點(diǎn)，搭建了MAVLink-ROS橋，實(shí)現(xiàn)了飛

3、行器與ROS的通訊。同時對任務(wù)規(guī)劃的約束條件和設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了討論分析，給出了自主任務(wù)規(guī)劃的框架體系和控制流程圖。為了保證進(jìn)行自主任務(wù)規(guī)劃時的可靠性和安全性，本文提出了一種SITL（Software In The Loop）的模擬測試方法，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，擴(kuò)展了SITL與ROS的連接并驗(yàn)證了飛行器與ROS通訊的可行性。
　　為了保證飛行器擁有更好的飛行特性，需要重新整定飛行器的PID控制參數(shù)，在完成參數(shù)整定后，分析比較了飛行器