淺談多旋翼無(wú)人機任務(wù)系統的優(yōu)秀論文
前言：隨著(zhù)無(wú)人機產(chǎn)品的不斷增加，市場(chǎng)之間的競爭力，也逐漸的提升，對此本項目研究出了更適合于工業(yè)控制、自動(dòng)化裝備等領(lǐng)域產(chǎn)品的多旋翼無(wú)人機，產(chǎn)品不僅定位合理，同時(shí)與其他產(chǎn)品存在一定的差異，該任務(wù)系統，是指先進(jìn)智能裝備數據鏈的無(wú)人多旋翼任務(wù)，存在較高的能量利用效率、載荷運輸性能，是其它無(wú)人機產(chǎn)品，在技術(shù)方面不能相比的;制定合理的市場(chǎng)規劃，會(huì )給企業(yè)帶來(lái)一定的經(jīng)濟效益。
1 多旋翼無(wú)人機定義概述
我們常稱(chēng)無(wú)人飛行載具，為無(wú)人飛機系統，主要是利用無(wú)線(xiàn)電智能遙控設備，以及自帶的控制程序裝置，對于不載人的飛機進(jìn)行操控。其中廣義的無(wú)人機，包括狹義無(wú)人機以及航模。
多旋翼飛行器，主要由動(dòng)力系統、主體、控制系統組成，動(dòng)力系統包括電機、動(dòng)力、電子調速器、槳;主體部分包括機架、腳架、云臺;控制系統包括由遙控接收器、遙控組成的手動(dòng)控制;地面站，以及由主控、GPS、IMU、電子陀螺、LED顯示屏組成的飛行控制器。其中四旋翼，是一種4輸入6輸出的欠驅動(dòng)系統;通過(guò)PID、，魯棒、模糊、非線(xiàn)性、自適應神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制。近年來(lái)，對于系統的控制功能的研究趨勢，為大荷載、自主飛行、智能傳感器技術(shù)、自主控制技術(shù)、多機編隊協(xié)同控制技術(shù)、微小型化等方向。其中一些關(guān)鍵技術(shù)為，數學(xué)模型的建立、能源供給系統、飛行控制算法、自主導航智能飛行。
2 控制系統改進(jìn)發(fā)展階段
多旋翼無(wú)人飛行器的控制系統，最初是由慣性導航系統，借助了微機電系統技術(shù)，形成了EMES慣性導航系統;經(jīng)過(guò)對于EMES去噪聲的研究，有效的降低了其傳感器數據噪音的問(wèn)題，最后經(jīng)過(guò)等速度單片機、非線(xiàn)性系統結構的研究、應用，最終在2005年，制作出了性能相對穩定的多旋翼無(wú)人機自動(dòng)控制飛行器。對其飛行器的評價(jià)，可從安全性、負載、靈活性、維護、擴展性、穩定性幾方面要素進(jìn)行分析。具有體積小、重量輕、噪音小、隱蔽性強、多空間平臺使用、垂直起降，以及飛行高度不高、機動(dòng)強、執行任務(wù)能力強的特點(diǎn);在結構方面，不僅安全性高、易于拆卸維護、螺旋槳小、成本低、靈活控制的特點(diǎn)。
3 技術(shù)原理
3.1系統組成
無(wú)人多旋翼任務(wù)系統，總體技術(shù)方案框圖如圖1所示;如圖所示，無(wú)人多旋翼任務(wù)系統，由無(wú)人機、地面工作站構成。無(wú)人機，由多旋翼無(wú)人機、任務(wù)載荷組成;地面工作站，由數據鏈通信單元、工業(yè)控制電腦、飛行控制搖桿等組成。
3.2系統技術(shù)原理
3.2.1多旋翼無(wú)人機，通過(guò)對于螺旋槳微調的推力，實(shí)現穩定的飛行姿態(tài)控制、維持。經(jīng)過(guò)上述，對于多旋翼無(wú)人機、常規直升機、固定翼飛機的對比，可以明顯的看出，多旋翼無(wú)人機，在任務(wù)飛行方面，具有多能量的優(yōu)勢，從而更好的執行完成飛行任務(wù)，改善了飛行姿態(tài)維持，消耗大量能量的缺陷，從而更好的保證了其能量利用率，直接產(chǎn)生續航時(shí)間、載荷運輸性能的提升;在結構方面，做了大量的簡(jiǎn)化，省去了傳動(dòng)機構，使其運行噪音、故障概率、維護成本大大的降低。
3.2.2無(wú)人機，與地面工作站之間的通信，通過(guò)設備數據鏈實(shí)現連接，起到通信中介的作用，同好也是無(wú)人機、地面工作站之間，實(shí)現地空信息交換的重要橋梁環(huán)節。以往無(wú)人機，對于地空信息的轉換連接，只是普通的點(diǎn)對點(diǎn)通信，收到信號傳輸距離的影響，性能發(fā)揮受到嚴重的影響，只能實(shí)現一些簡(jiǎn)單遙控數據信號的傳輸。
但是本項目，對于無(wú)人多旋翼任務(wù)系統的研究，是通過(guò)數據鏈協(xié)議MAVLink的研究后，將其合理的嵌入到控制核心、地面數據鏈的ARM平臺中，有效的改善了以往低空信息傳輸環(huán)節存在的問(wèn)題，將其遙測、遙信、遙控、遙調、遙視這五遙很好的進(jìn)行了統一，保證了通信之間的無(wú)障礙，從根本上解決了無(wú)人機和地面工作站的數據通信問(wèn)題。其中涉及到的五遙;其中遙測，是指對于遠方的電壓、電流、功率、壓力、溫度等模擬量進(jìn)行測量;其中遙信，是指對于遠方的電氣開(kāi)關(guān)、設備，以及機械設備的工作、運行等狀態(tài)進(jìn)行監視;遙控，是指對于遠方電氣設備、電氣機械化裝置工作狀態(tài)的控制、保護;遙調，是指對于遠方所控設備的工作參數、標準流程等進(jìn)行設定、調整;遙視，是指對于遠方設備的安全運行狀態(tài)的監視、記錄。
3.2.3傳統的無(wú)人機，在飛行時(shí)需要通過(guò)人工對于遙控器的操作，對其飛行姿態(tài)進(jìn)行的控制，體現出其自動(dòng)程序的不完善，功能單調等缺陷。但是本項目對于無(wú)人機的研究，在地面工作站，通過(guò)飛行任務(wù)規劃軟件的配套，有效的改善了以往功能單一的缺點(diǎn)，直接增加了其功能性。其中飛行任務(wù)規劃軟件，具備GoogleMap高速API接口，實(shí)現對于無(wú)人機飛行航線(xiàn)，在三維地圖上的簡(jiǎn)易規劃，同時(shí)也能對其航線(xiàn)進(jìn)行啟動(dòng)，使其實(shí)現自動(dòng)巡航、執行飛行任務(wù)、返航等操作。
4 技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)及創(chuàng )新點(diǎn)
4.1技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)：
4.1.1地空信息的的數據通信。
先進(jìn)智能裝備數據鏈協(xié)議MAVLink的應用，能夠對其所有數據進(jìn)行有效的整合，并全部歸納在數據鏈路中，整合五遙操作，有效的降低了多種通信制式、通信模塊存在等方面的問(wèn)題，提高了通信效率，保證了通訊功能得以有效發(fā)揮。
4.1.2解決飛行姿態(tài)操控問(wèn)題
嵌入式操作系統，在A(yíng)RM處理器平臺上的應用，加上陀螺儀等傳感器、卡爾曼濾波等先進(jìn)算法，從而更好的保證了控制系統的功能增加，除此之外，不僅實(shí)現了無(wú)人操作飛行，在飛行操縱方面，也有效的降低了能耗，增加了能量利用率。
4.1.3在工業(yè)控制領(lǐng)域應用的擴展
本項目以同一載具+多種載荷的建設、研究思路，針對于型號相同的多旋翼飛行器，設計一樣的數據、電氣、機械接口的任務(wù)載荷，實(shí)現快速更換載荷，使其飛行任務(wù)之間，能夠良好、穩定的切換、銜接，保證該系統的實(shí)用性，同時(shí)也減少了任務(wù)執行的成本。
4.1.4增強地面工作站功能
通過(guò)C/S架構、C#語(yǔ)言、.net平臺、三維GoogleMap、SQL數據庫，以及地面任務(wù)規劃軟件、分析數據分析軟件，從而更好的增強地面工作站的功能，以及自動(dòng)化、智能化的程度,更好的為用戶(hù)操作，帶來(lái)更多的便利。
4.2項目的技術(shù)創(chuàng )新性
4.2.1在無(wú)人機、地面站，在植入數據鏈MAVLink的同時(shí)，加強整體系統功能的改進(jìn)，有效的實(shí)現了五遙的綜合統一。
4.2.2卡爾曼濾波、四元數算法，加上嵌入式ARM平臺，對其飛行姿態(tài)實(shí)現有效控制。
4.2.3同一載具+多種載荷思路的研究，實(shí)現了無(wú)人機，對任務(wù)執行模式的有效轉換。
4.2.4同時(shí)地面任務(wù)規劃軟件、分析數據分析軟件的應用，提高了系統的控制功能，以及系統智能化程度。
5 總結
綜上所述，通過(guò)對于無(wú)人多旋翼任務(wù)系統的分析，發(fā)現我國針對于此方面的研究，仍存在很多不完善的地方，該項目通過(guò)C/S架構、C#語(yǔ)言、先進(jìn)智能裝備數據鏈、分析數據分析軟件等，照比以往的無(wú)人機飛行器，在系統功能改進(jìn)方面，實(shí)現了遙測、遙信、遙控、遙調、遙視的統一;在任務(wù)執行模式方面，實(shí)現了靈活轉換;在飛行姿態(tài)方面，實(shí)現了智能操控;是在已有多旋翼飛控技術(shù)的基礎上，有效的規避了其以往的缺陷，同時(shí)自主飛行控制軟件編程，這種飛控任務(wù)的提供，有效的實(shí)現了飛行中，自主導航智能飛行。
【淺談多旋翼無(wú)人機任務(wù)系統的優(yōu)秀論文】相關(guān)文章：
淺談作文訓練的任務(wù)12-06
淺談康復醫學(xué)優(yōu)秀論文06-12
淺談任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)法中的任務(wù)設置問(wèn)題03-27
淺談畢業(yè)實(shí)習制度管理思考的優(yōu)秀論文02-16
淺談任務(wù)型聽(tīng)力課的教學(xué)設計11-20
淺談圖形用戶(hù)界面的文化傳播影響優(yōu)秀論文11-28
淺談以“埃及”教學(xué)為例淺談 “任務(wù)驅動(dòng)”教學(xué)法在地理教學(xué)中的11-14
多源圖象處理與分析系統的設計11-15
- 相關(guān)推薦