多无人机的组群飞行特性与控制分析
| 摘要 | 第3-4页 |
| Abstract | 第4页 |
| 1 绪论 | 第8-15页 |
| 1.1 研究背景和意义 | 第8-9页 |
| 1.2 多无人机组群飞行国内外发展现状及发展趋势 | 第9-12页 |
| 1.2.1 国外发展现状 | 第9-11页 |
| 1.2.2 国内发展现状 | 第11-12页 |
| 1.2.3 无人机组群飞行发展趋势 | 第12页 |
| 1.3 无人机组群飞行的优势 | 第12-13页 |
| 1.4 本文研究主要内容及论文结构 | 第13-15页 |
| 1.4.1 主要研究内容 | 第13页 |
| 1.4.2 论文结构 | 第13-15页 |
| 2 组群飞行控制分析与系统设计 | 第15-22页 |
| 2.1 四旋翼飞行器基本控制原理 | 第15-16页 |
| 2.2 无人机组群飞行控制的关键技术 | 第16-17页 |
| 2.3 无人机组群飞行队形一般控制策略 | 第17-19页 |
| 2.3.1 集中式控制策略 | 第17-18页 |
| 2.3.2 分散式控制策略 | 第18页 |
| 2.3.3 分布式控制策略 | 第18-19页 |
| 2.4 无人机组群飞行队形控制的主要方法 | 第19-20页 |
| 2.5 组群飞行控制系统方案总体设计 | 第20-21页 |
| 2.5.1 组群控制系统的控制策略 | 第20页 |
| 2.5.2 组群控制系统的总体结构设计 | 第20-21页 |
| 2.6 本章小结 | 第21-22页 |
| 3 组群无人机个体系统设计 | 第22-32页 |
| 3.1 个体无人机总体设计 | 第22-23页 |
| 3.2 个体无人机的硬件设计 | 第23-27页 |
| 3.2.1 微控制器模块 | 第23-24页 |
| 3.2.2 加速度计和陀螺仪 | 第24页 |
| 3.2.3 电子罗盘 | 第24-25页 |
| 3.2.4 气压计 | 第25页 |
| 3.2.5 GPS导航定位模块 | 第25-26页 |
| 3.2.6 传感器冗余 | 第26-27页 |
| 3.2.7 存储设备 | 第27页 |
| 3.3 个体无人机系统软件设计 | 第27-31页 |
| 3.3.1 NuttX嵌入式操作系统 | 第27页 |
| 3.3.2 单机系统的任务规划 | 第27-28页 |
| 3.3.3 任务进程调度 | 第28-30页 |
| 3.3.4 系统进程间通信 | 第30-31页 |
| 3.4 本章小结 | 第31-32页 |
| 4 组群无人机无线通讯链路设计 | 第32-42页 |
| 4.1 ZigBee技术简介 | 第32-33页 |
| 4.2 ZigBee组网设计 | 第33页 |
| 4.3 通讯协议设计 | 第33-37页 |
| 4.3.1 MAVLink通讯协议介绍 | 第34-35页 |
| 4.3.2 MAVLink通信协议定制 | 第35-36页 |
| 4.3.3 通讯链路的数据防冲撞处理 | 第36-37页 |
| 4.4 航点数据的发送过程举例 | 第37-38页 |
| 4.5 系统地面控制站软件设计 | 第38-41页 |
| 4.5.1 飞行监控模块 | 第39页 |
| 4.5.2 路径规划模块 | 第39-40页 |
| 4.5.3 通信接口模块 | 第40页 |
| 4.5.4 参数设置模块 | 第40页 |
| 4.5.5 数据处理模块 | 第40-41页 |
| 4.6 本章小结 | 第41-42页 |
| 5 无人机组群控制系统算法设计 | 第42-56页 |
| 5.1 单机算法设计 | 第42-44页 |
| 5.1.1 姿态解算算法 | 第42-43页 |
| 5.1.2 姿态控制PID算法 | 第43-44页 |
| 5.2 传感器数据滤波处理 | 第44-46页 |
| 5.2.1 滑动窗口滤波 | 第44-45页 |
| 5.2.2 权重滤波 | 第45-46页 |
| 5.3 组群路径规划设计 | 第46-54页 |
| 5.3.1 航路规划算法介绍 | 第46-47页 |
| 5.3.2 无人机路径规划涉及问题 | 第47页 |
| 5.3.3 经纬度和东北天坐标的转换 | 第47-50页 |
| 5.3.4 组群主机的路径规划 | 第50-52页 |
| 5.3.5 从机路径生成算法 | 第52-54页 |
| 5.4 无人机间防碰撞算法设计 | 第54-55页 |
| 5.5 本章小结 | 第55-56页 |
| 6 组群飞行系统测试与分析 | 第56-66页 |
| 6.1 无人机组群样机制作 | 第56-57页 |
| 6.2 飞行系统基本实验 | 第57-60页 |
| 6.2.1 MAVLink通讯协议测试 | 第57-58页 |
| 6.2.2 多节点通讯实验 | 第58-59页 |
| 6.2.3 单机基本飞行功能测试 | 第59-60页 |
| 6.3 组群飞行算法测试与分析 | 第60-65页 |
| 6.3.1 航点追踪实验与分析 | 第60-61页 |
| 6.3.2 组群飞行实验与分析 | 第61-65页 |
| 6.4 本章小结 | 第65-66页 |
| 7 总结与展望 | 第66-68页 |
| 7.1 本文主要完成的工作 | 第66页 |
| 7.2 不足和展望 | 第66-68页 |
| 致谢 | 第68-69页 |
| 参考文献 | 第69-72页 |
