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AIOP单片机声呐测距的无人机避障飞行控制技术研究

时间:2019-01-13 19:30来源:毕业论文
在AIOP单片机上设计了采集多个超声波信息的程序,且加入了最小二乘法进行滤波;用模糊算法融合多个超声波采集回的信息,并给出模糊控制算法,且在AIOP单片机上实现了飞行器的避障

摘要当今无人机研究领域的一个热点问题是无人机的自主避障问题。比如电力巡检,但在其过程中会遇到树木、建筑物等障碍物,因此实现无人机自主避障是很有意义的。如何设计一种低成本,高可靠性的无人机避障方法,无疑为无人机的自主飞行提供了重要的保障。超声波传感器相对而言价格低廉,受环境影响小,适用于避障,而多个传感器融合能够使得对环境的探测更加全面。因此对基于多声呐测距的无人机避障的飞行控制技术进行了研究。将激光雷达、红外线、超声波等测距方法进行了对比,最终选用超声波测距,并在AIOP单片机上设计了采集多个超声波信息的程序,且加入了最小二乘法进行滤波;用模糊算法融合多个超声波采集回的信息,并给出模糊控制算法,且在AIOP单片机上实现了飞行器的避障控制;以小型四旋翼飞行器进行自主避障飞行试验,验证了避障控制算法。32753
关键词  超声波传感器  AIOP单片机  模糊控制系统  四旋翼飞行器 
毕业论文设计说明书外文摘要
Title UAV Flight Control Technology Research of   Obstacle Avoidance Based on Sonar ranging                             
Abstract
Now, a hot issue in the field of UAV is UAV autonomous obstacle avoidance. For example,  electrical inspection will encounter obstacles trees, buildings, etc..So the research of UAV  autonomous obstacle avoidance is very meaningful.  Sonar is relatively inexpensive, small by environmental impact and multiple sensor fusion on the environment can be made more comprehensive probe.Sonar is often used for obstacle avoidance. In this paper, we study e a technology of unmanned aerial vehicle  obstacle avoidance based on sonar. 源自$六l维,论:文w网)加7位QQ3249^114 www.lwfree.cn
Firstly, comparison of the laser radar, infrared, ultrasonic distance measurement method and the single-chip design information of a plurality of ultrasonic acquisition program, and joined the least squares method for filtering.
Secondly,a plurality of ultrasonic fusion algorithm of fuzzy information collection back, and give fuzzy control algorithm, and realize obstacle avoidance control aircraft on a single chip.
Thirdly ,In a small four-rotor aircraft for self-avoidance flight, verify the obstacle avoidance control algorithms.
Keywords  sonar  AIOP SCM  fuzzy control system   four-rotor aircraft  
目   次
1  绪论    1
1.1  课题研究背景及意义    1
1.2  国内外研究现状    1
1.3  本课题主要研究内容及研究拟采用的技术手段    2
1.4  论文的结构安排    3
2  四旋翼架构    4
2.1  四旋翼飞行结构特点    4
3  避障系统原理及其组成模块    6
3.1  避障系统组成结构    6
3.2  比较测距方案    6
3.3  超声波传感器测距数据处理    8
3.4  控制核心:Arduino单片机    11
3.5  PWM控制驱动电路    11
4  四旋翼飞行器避障算法    13
4.1  多声呐数据融合    13
4.2  模糊逻辑法    14
5 系统调试    24
5.1  地面站模拟结果    24
5.2  飞行试验    30
结 论    32
致 谢    33

源自$六l维,论:文w网)加7位QQ3249^114 www.lwfree.cn


参考文献34
1  绪论
1.1  课题研究背景及意义
近几年,无人机飞行器研究领域的热点之一是小型四旋翼飞行器。将小型四旋翼飞行器和其他飞行器比较发现,其优点包括其机械结构较为简单,而且只需要经过调整四个电机的转速就能实现控制,同时其飞行机动能力更加灵活[1]。因此其在军事、民用等领域里已经得到越来越普遍的应用。无人机在空中作业时经常会遇到有形障碍物和无形障碍物,如输电线路、树木、建筑物以及禁飞区、危险区等等,给无人机飞行安全问题造成极大的威胁。同时无人机所处的飞行环境是具有不确定性的,不能实现路径自主规划,无人机必须采用自主避障的方式,实现飞行器的自主飞行。如何设计一种低成本,高可靠性的无人机避障方法,无疑为无人机的自主飞行提供了重要的保障。无人机自主避障,是希望无人机在飞行过程中,能够自我意识到障碍物的存在,因此研究基于多声呐测距的无人机自主避障飞行控制技术,具有保障其在未知复杂环境中安全飞行成功完成任务的重要意义。 AIOP单片机声呐测距的无人机避障飞行控制技术研究:http://www.lwfree.cn/zidonghua/20190113/29498.html
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