超寬帶通信與光流輔助定位的四旋翼無(wú)人機(jī)室內(nèi)導(dǎo)航飛行.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，小型多旋翼無(wú)人機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，也越來(lái)越智能。但在無(wú)GPS信號(hào)的環(huán)境下，無(wú)人機(jī)無(wú)法獲知自身位置，從而無(wú)法進(jìn)行定位與導(dǎo)航飛行，使得其智能程度大大受限。近年來(lái)，諸多科研機(jī)構(gòu)和專(zhuān)家學(xué)者提出了多種多樣的無(wú)人機(jī)室內(nèi)導(dǎo)航方案。本文以無(wú)人機(jī)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(wú)人機(jī)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(diǎn)，論文主要內(nèi)容包括：
　　首先，本

2、文提出了整個(gè)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(wú)人機(jī)的飛行原理和本文中所定義的坐標(biāo)系。
　　其次，完成了系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)，分為無(wú)人機(jī)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(wú)人機(jī)室內(nèi)飛行過(guò)程中的安全性，飛控電路板設(shè)計(jì)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(wú)人機(jī)飛行中的抗干擾能力和安全性。
　　再次，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)系統(tǒng)中的軟件算法。在無(wú)人機(jī)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(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行全姿態(tài)解算，并具有計(jì)算量小的優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中機(jī)架震動(dòng)所產(chǎn)生的干擾，本文設(shè)計(jì)了擴(kuò)展卡爾曼濾波器對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合濾波，并對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行了推導(dǎo)?？紤]到工程實(shí)現(xiàn)和無(wú)人機(jī)控制需求，設(shè)計(jì)了多級(jí)串行PID控制器進(jìn)行無(wú)人機(jī)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(dòng)態(tài)響應(yīng)慢和具有高頻噪聲的缺點(diǎn)