基本信息
- 项目名称：
- 基于非线性视觉模拟耦合自主飞行控制技术与体3D惯性制导原理的廉价四旋翼无人机
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本小型四旋翼无人机，具备VTOL飞行器的所有优点，具有广阔的应用前景。军事上可应用于情报获取、地面战场侦察和监视、近距离空中支持和禁飞巡逻、电子战、通信等方面；在民用方面一样大有可为，如重大自然灾害之后的搜索与救援，巡逻监视和目标跟踪，缉毒和反走私，地震后路段、高压线、大桥和水坝的检查，航拍和成图等。总之，小型四旋翼无人机飞行控制技术的研究，从理论和工程的角度来看都具有重要意义。
- 详细介绍：
- 在小型四旋翼无人机和地面移动跟踪系统上分别安装全景摄像机，进行双向实时同步三维运动空间坐标数据采集，用高速AD将全景摄像机获取的环境视觉信息转换成数字信号，通过PC104工控算机对其进行模糊化、离散采样、二值化、细化等处理（进行非线性处理），提取被采集空间上的体3D像素坐标、惯性运动参数等数据，建立笛卡尔坐标运动轨迹方程。 “体3D惯性制导系统”即将体3D像素数据...(查看更多)
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 我们设计了一款小型四旋翼无人机，在它上面安装全景摄像机，进行实时同步三维图像采集和传输。“体3D惯性制导系统”即将体3D像素数据与捷联式惯导数据相融合——将非线性视觉所得到的笛卡尔坐标运动轨迹方程结果与捷联式惯导系统输出的信号通过模拟方式耦合后进行傅立叶变换，使用 增益和无源化方法变换后得出精确控制无人机飞行速度和姿态角的数据，从而对无人机的位置进行双方式双向实时定位。这...(查看更多)
科学性、先进性
- 飞行控制问题是微小型四旋翼无人直升机研制的关键问题，主要有三个方面的困难。首先，对其进行精确建模非常困难。飞行过程中，它不但同时受到多种物理效应的作用，而且还很容易受到气流等外部环境的干扰。因此，很难获得准确的气动性能参数，难以建立有效、准确的动力学模型。其次，微小型四旋翼无人直升机是一个具有六个自由度，而只有四个控制输入的欠驱动系统。它具有多变量、非线性、强耦合和干扰敏感...(查看更多)
获奖情况及鉴定结果
- 本作品2009年4月通过鉴定,2009年6月获“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛省一等奖。
作品所处阶段
- 已作出实物模型，可以现场展示。
技术转让方式
- 独家转让。
作品可展示的形式
- 实物模型现场展示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该四旋翼飞行器是自动控制，操作简单。非线性视觉模拟耦合自主飞行控制技术与体3D惯性制导原理的引入，提高了测量精度，并实现了双方式的自主悬停。因此，该小型四旋翼飞行器特别适合在近地面环境中执行监视、侦察等任务,具有广阔的军事和民用前景;与此同时,它还是火星探测无人飞行器的重要研究方向之一 ;另外,新颖的外形、简单的结构、低廉的成本、卓越的性能以及独特的飞行控制方式使其对广大科...(查看更多)
同类课题研究水平概述
- 国内： 目前，北京航空航天大学、西北工业大学等学校都进行了相关研究，能够实现遥控短时间飞行。飞机的稳定性有待提高，相关的研究尚处在起步阶段。 国外： 佐治亚理工大学面向火星探测任务而设计的CAD 无人机系统GTMARS。它重20kg ,旋翼半径0.92m,续航时间30min。折叠封装的GTMARS 随四面体着陆器登陆火星后,能自动将机构展开;能自主起飞和降落,巡航...(查看更多)
