基于北斗导航系统的无人机飞行监管系统设计

针对无人机空中管理存在的问题,研究开发一种由基于北斗定位的机载监测终端和飞行监管中心构成的无人机飞行监管系统.终端以低成本高可靠的STM32F407为控制单元,采用UM220北斗接收机获取无人机的状态信息,通过GPRS移动通信方式把状态信息回传到监管中心平台.在Visual Studio2010平台上以Visual Basic.NET语言开发监管中心平台,通过调用百度地图API,实现无人机的实时飞行监控,并将回传信息存入MySQL数据库.对利用北斗卫星导航系统实现无人机的监管具有一定的参考价值.     

基于无人机航拍的油气管道监管系统设计与实现

油气管线布设范围广、跨度大,对于安全性要求极高,日常检修工作繁重。为了提高检修效 率,该文提出并开发了一套基于无人机航拍的油气管道监管系统。系统采用浏览器/服务器架构,结合网络地理信息系统(WebGIS)和云平台技术,实现了轨迹规划、飞行任务管理、无人机飞行数据、飞行轨迹、航拍视频实时显示、检测识别预警、历史回放等功能。实验结果表明,该系统可靠实用,可使石化工作人员及时有效地了解管道情况,对管道损坏或灾情异常做出及时应对,达到了油气管道全面有效的远程监测和管理。     

某型无人机地面站导航台的设计与实现

为了给地面站操纵人员提供无人机当前所处的位置及飞行参数信息,对无人机进行导航,使无人机能够安全稳定地飞行,文章参考人机界面开发原则设计实现了无人机地面站导航台;导航台以LabWindows/CVI为软件基础开发平台并采用MapX组件技术,实现了无人机航迹规划、飞行位置实时跟踪及飞行航迹显示等功能;经半实物仿真实验测试,结果表明导航台的设计达到了系统功能要求,能够高效、正确地完成各项导航任务。     

禁飞区无人机预警算法研究

针对大量在空中无秩序飞行的无人机有可能会闯入飞机场等禁飞区的情况,为了避免发生空中交通安全事故,提出了一种无人机禁飞区预警算法。首先,该算法经过坐标变换将描述无人机位置点的GPS坐标转换成对应的平面坐标;接着,采用改进的最小二乘曲线拟合算法预测出无人机的飞行轨迹;然后,通过计算预测的飞行轨迹曲线在当前点的切线是否会与描述禁飞区的电子围栏相交,来判断无人机是否会进入禁飞区。同时,所有的无人机都会安装上飞行数据记录模块,来实时地为该算法提供无人机的飞行状态信息。最后,通过MATLAB仿真实验验证了该预警算法的可行性和有效性,表明该算法可以对禁飞区周围的无人机进行预警。     

小型无人机地面监控系统的设计与实现

地面监控系统是整个小型无人机系统的重要组成部分。在Windows平台下,以VC＋＋6.0作为开发工具,嵌入Mapx控件,设计了一套地面监控系统,实现了飞行参数实时获取与显示、飞行位置实时更新和航向控制、电子地图操作、航线规划与航迹显示、数据存储与分析等功能。飞行实验表明,该软件运行可靠稳定,可以有效地对无人机进行监控,具有一定的实用性和推广价值。     

基于CompactRIO的四旋翼飞控实时仿真平台设计

针对四旋翼无人机实时飞行控制系统的控制算法设计与参数整定,设计了一种基于CompactRIO的飞行控制系统实时仿真平台,该平台使用两台CompactRIO作为主控制器,分别在其嵌入式实时系统(VxWorks)中运行Simulink设计的无人机动力学模型与飞行控制系统模型,并使用LabVIEW开发PC上位机监控程序,用于调整飞行状态和整定控制参数;经试验证明,该平台实用性强,可视化程度高,实时性好,能较好地对四旋翼飞控系统进行实时仿真验证。     

基于加速度信息修正的四旋翼位置估计算法研究

针对单一的微传感器无法准确进行四旋翼无人机空间定位的问题,设计了一种多元信息融合的互补滤波算法用于无人机空间位置估计。该算法的核心思想为利用一类通用的辅助传感器如气压传感器,全球定位系统（GPS）以及微基站的测量信息对加速度传感器的测量信息进行实时修正,然后利用修正后的加速度信息积分估计四旋翼无人机的空间位置。本文在自主研制的飞行控制平台上验证了这种互补滤波算法的有效性。通过对比实验验证,利用本文设计的互补滤波算法可以使得无人机运动速度估计值以及空间位置估计值无偏差的收敛。飞行实验证明,将该互补滤波算法输出的速度以及位置估计信息应用于位置控制器中,可以实现无人机稳定的位置控制。     

基于OpenMV四旋翼无人机视觉跟踪系统设计

无人机对目标的实时跟踪是无人机领域的研究热点与难点,该文设计了一个基于OpenMV四旋翼无人机视觉跟踪系统。该系统以STM32F407VGTx为主控芯片,以姿态传感器、气压计传感器、光流传感器、激光传感器和电子罗盘等为传感器,通过高速的SPI和UART接口获取无人机姿态,构建了一个稳定的飞行控制平台。设计了基于串级PID的无人机悬停、定点和定高飞行的控制算法与程序。在四旋翼无人机稳定飞行的平台上,通过OpenMV实现了四旋翼无人机对目标色块的实时跟踪。     

无人机飞行仿真平台控制系统设计

为了便于在实验室模拟无人机在空中的偏航、俯仰、翻滚3个自由度的飞行姿态,设计了一套用于验证飞行控制系统的三轴转台半物理仿真系统;给出了系统的硬件结构和控制策略;转台系统采用TMS320LF2407作为核心处理器并采用旋转变压器作为反馈环节组成位置和速度的闭环控制;为了提高传统PID的控制精度,提出了一种速度、加速度前馈补偿PID控制方法,有效解决了位置随动系统的快速性和准确性这一矛盾;实验运行结果表明,该平台运行良好,控制精度高,能较好实现对无人机飞行姿态的模拟。     

多旋翼无人机地面控制站软件系统设计与开发

针对多旋翼无人机自主飞行实时监控需求,开发了一套完整的多旋翼无人机地面控制站软件系统;根据多旋翼无人机地面控制站软件总体设计分析,基于功能模块化思想,分别设计并实现了飞行监控、飞行任务管理、二维与三维结合的导航电子地图以及数据库技术等功能,为无人机的实时监控提供了有力保障;地面控制站软件系统的三个用户主界面简约美观,能够实时切换,便于地面操作员对无人机的飞行监管;最后,通过某型多旋翼无人机的飞行作业,对地面控制站软件系统进行了全方位测试;实验测试有效地证实了该地面控制站软件系统具有完善的监控功能,操作简便,完全满足无人机地面控制站需求,已经作为标配软件提供给用户使用。