發(fā)布時(shí)間：2024-07-07 05:46

　　隨著無人機(jī)技術(shù)的日趨成熟,無人機(jī)應(yīng)用趨勢(shì)逐漸由單機(jī)執(zhí)行任務(wù)轉(zhuǎn)為多機(jī)協(xié)同執(zhí)行任務(wù),朝著集群化的方向快速發(fā)展,并在軍事和民用領(lǐng)域都呈現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。而無人機(jī)集群的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的精確定位,目前多數(shù)采用GNSS或雙目視覺的定位方案。但在復(fù)雜的室內(nèi)場(chǎng)景中,仍很難獲取到高精度、高穩(wěn)定性的定位信息。因此,本文對(duì)UWB定位和無人機(jī)集群編隊(duì)技術(shù)進(jìn)行了研究,提出了基于UWB定位的無人機(jī)集群系統(tǒng)方案,并軟硬件全自主設(shè)計(jì)了適用于UWB定位的微型四旋翼無人機(jī),搭建了無人機(jī)集群編隊(duì)平臺(tái)。主要包含如下幾個(gè)方面的內(nèi)容:(1)對(duì)UWB的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了分析,尤其是在無人機(jī)定位方面的優(yōu)勢(shì),研究了幾種常用的UWB定位方法,并結(jié)合無人機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景,提出了基于RTOF定位方法的優(yōu)化方案。(2)分析幾種常用的無線組網(wǎng)通信技術(shù),提出了一種適用于微型無人機(jī)的WiFi自適應(yīng)組網(wǎng)通信方案,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方案的有效性。(3)主要研究了無人機(jī)的運(yùn)動(dòng)模型和集群編隊(duì)模型。針對(duì)無人機(jī)編隊(duì)形成與保持問題,研究了優(yōu)化人工勢(shì)場(chǎng)算法應(yīng)用于無人機(jī)集群編隊(duì)的可行性,仿真驗(yàn)證了該方法能夠保證無人機(jī)編隊(duì)在虛擬無人機(jī)的帶領(lǐng)下,完成跟蹤其軌跡并保持穩(wěn)定...

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１?ＵＷＢ定位示意圖??在進(jìn)行室內(nèi)定位的空間內(nèi)，需要預(yù)先固定至少三個(gè)ＵＷＢ基站，無人機(jī)搭載ＵＷＢ標(biāo)簽??２１

目標(biāo)的準(zhǔn)確位置數(shù)據(jù)［２（）］。常見的定位方法有信號(hào)強(qiáng)度法（ＲＳＳＩ）、抵達(dá)角度法（ＡＯＡ）、抵達(dá)時(shí)??間法（ＴＯＡ）、到達(dá)時(shí)間差法（ＴＤＯＡ）、雙向飛行時(shí)間法（ＲＴＯＦ）等，主要都是通過待測(cè)目標(biāo)點(diǎn)與??多個(gè)基站通信測(cè)距來計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)，如下圖２．１所示。??基站Ｓ１?基〒３??Ｔ....

圖２．２基于ＡＯＡ定位示意圖??假定在某一場(chǎng)景之下構(gòu)建坐標(biāo)系，以參照基站Ｓ１作為起始點(diǎn)，參照基站Ｓ２在ｙ軸上的??

獲得的坐標(biāo)數(shù)值難以滿足室內(nèi)厘米級(jí)定位的條件要求。??２．２．２基于到達(dá)角度定位法（ＡＯＡ）??以抵達(dá)角度的定位方法的機(jī)理如圖２．２顯示，運(yùn)動(dòng)標(biāo)記Ｏ是發(fā)送結(jié)點(diǎn)，參照基站Ｓ１與??Ｓ２是接受信號(hào)結(jié)點(diǎn)，并已知Ｓ１和Ｓ２之間的距離，當(dāng)發(fā)射結(jié)點(diǎn)Ｏ發(fā)送信號(hào)給接收結(jié)點(diǎn)Ｓ１和??Ｓ２時(shí)，接受結(jié)點(diǎn)....

圖２．５基于ＲＴＯＦ定位示意圖??由式（２－６）可知，代入三個(gè)基站的坐標(biāo)（Ｘ，，凡和測(cè)的的距離兄即可聯(lián)立構(gòu)成方程組，解??

?�。颍觯穑妫�?ｈ??圖２．４基于ＲＴＯＦ測(cè)距原理示意圖??具體操作過程為，標(biāo)簽〇首先向基站＆發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求數(shù)據(jù)包，并記錄下發(fā)包時(shí)刻％，基??站＆收到請(qǐng)求數(shù)據(jù)包，等待時(shí)刻后，向標(biāo)簽〇發(fā)送一個(gè)應(yīng)答數(shù)據(jù)包，標(biāo)簽〇收到應(yīng)答數(shù)??據(jù)包后記下時(shí)刻值ｈ。然后可以算出電磁波在空中的飛行時(shí)間如下式....

圖２．４基于ＲＴＯＦ測(cè)距原理示意圖??具體操作過程為，標(biāo)簽〇首先向基站＆發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求數(shù)據(jù)包，并記錄下發(fā)包時(shí)刻％，基??

?（２．８）??為達(dá)到對(duì)標(biāo)點(diǎn)Ｏ準(zhǔn)確位置的確定，在沒有其它先驗(yàn)知識(shí)情況下，所需基站的數(shù)目最少是??３個(gè)。如下圖２．５顯示，以３個(gè)基站ＳＩ、Ｓ２、Ｓ３的位點(diǎn)坐標(biāo)作為圓心，依次用與測(cè)定位點(diǎn)間??的距離作為半徑來繪制圓，測(cè)定位點(diǎn)一定在３個(gè)圓相交的點(diǎn)位上［２６］。??，，—．一一＇＇、＼?....

本文編號(hào)：4003244