超寬帶通信與光流輔助定位的四旋翼無人機室內導航飛行.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展，小型多旋翼無人機的應用越來越廣泛，也越來越智能。但在無GPS信號的環(huán)境下，無人機無法獲知自身位置，從而無法進行定位與導航飛行，使得其智能程度大大受限。近年來，諸多科研機構和專家學者提出了多種多樣的無人機室內導航方案。本文以無人機室內導航飛行為應用背景，提出了基于超寬帶與光流輔助定位的四旋翼無人機室內導航方法，相比于其他室內導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，論文主要內容包括：
　　首先，本

2、文提出了整個室內定位系統(tǒng)的結構和框架，明確了系統(tǒng)組成。并著重介紹了四旋翼無人機的飛行原理和本文中所定義的坐標系。
　　其次，完成了系統(tǒng)硬件平臺設計，分為無人機飛控電路板、飛行遙控器電路板和超寬帶通信基站電路板。其中，為了提升無人機室內飛行過程中的安全性，飛控電路板設計了雙控制器和雙慣導傳感器的硬件架構，極大地提升了無人機飛行中的抗干擾能力和安全性。
　　再次，實現了無人機系統(tǒng)中的軟件算法。在無人機的姿態(tài)求解上，本文采用四元數

3、姿態(tài)解算算法，該算法可對無人機進行全姿態(tài)解算，并具有計算量小的優(yōu)點。針對四旋翼無人機飛行過程中機架震動所產生的干擾，本文設計了擴展卡爾曼濾波器對傳感器數據進行融合濾波，并對整個過程進行了推導。考慮到工程實現和無人機控制需求，設計了多級串行PID控制器進行無人機的位置和姿態(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、動態(tài)響應慢和具有高頻噪聲的缺點