隨著無人機技術的日趨成熟,無人機應用趨勢逐漸由單機執行任務轉為多機協同執行任務,朝著集群化的方向快速發展,并在軍事和民用領域都呈現出廣闊的應用前景。而無人機集群的關鍵技術點在于實現無人機的精確定位,目前多數采用GNSS或雙目視覺的定位方案。但在復雜的室內場景中,仍很難獲取到高精度、高穩定性的定位信息。因此,本文對UWB定位和無人機集群編隊技術進行了研究,提出了基于UWB定位的無人機集群系統方案,并軟硬件全自主設計了適用于UWB定位的微型四旋翼無人機,搭建了無人機集群編隊平臺。主要包含如下幾個方面的內容:(1)對UWB的技術特點進行了分析,尤其是在無人機定位方面的優勢,研究了幾種常用的UWB定位方法,并結合無人機應用場景,提出了基于RTOF定位方法的優化方案。(2)分析幾種常用的無線組網通信技術,提出了一種適用于微型無人機的WiFi自適應組網通信方案,并通過實驗驗證了方案的有效性。(3)主要研究了無人機的運動模型和集群編隊模型。針對無人機編隊形成與保持問題,研究了優化人工勢場算法應用于無人機集群編隊的可行性,仿真驗證了該方法能夠保證無人機編隊在虛擬無人機的帶領下,完成跟蹤其軌跡并保持穩定...

【文章頁數】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１?ＵＷＢ定位示意圖??在進行室內定位的空間內，需要預先固定至少三個ＵＷＢ基站，無人機搭載ＵＷＢ標簽??２１

目標的準確位置數據［２（）］。常見的定位方法有信號強度法（ＲＳＳＩ）、抵達角度法（ＡＯＡ）、抵達時??間法（ＴＯＡ）、到達時間差法（ＴＤＯＡ）、雙向飛行時間法（ＲＴＯＦ）等，主要都是通過待測目標點與??多個基站通信測距來計算目標點坐標，如下圖２．１所示。??基站Ｓ１?基〒３??Ｔ....

圖２．２基于ＡＯＡ定位示意圖??假定在某一場景之下構建坐標系，以參照基站Ｓ１作為起始點，參照基站Ｓ２在ｙ軸上的??

獲得的坐標數值難以滿足室內厘米級定位的條件要求。??２．２．２基于到達角度定位法（ＡＯＡ）??以抵達角度的定位方法的機理如圖２．２顯示，運動標記Ｏ是發送結點，參照基站Ｓ１與??Ｓ２是接受信號結點，并已知Ｓ１和Ｓ２之間的距離，當發射結點Ｏ發送信號給接收結點Ｓ１和??Ｓ２時，接受結點....

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

?丁ｒｖｐｆｙ?ｈ??圖２．４基于ＲＴＯＦ測距原理示意圖??具體操作過程為，標簽〇首先向基站＆發出一個請求數據包，并記錄下發包時刻％，基??站＆收到請求數據包，等待時刻后，向標簽〇發送一個應答數據包，標簽〇收到應答數??據包后記下時刻值ｈ。然后可以算出電磁波在空中的飛行時間如下式....

圖２．４基于ＲＴＯＦ測距原理示意圖??具體操作過程為，標簽〇首先向基站＆發出一個請求數據包，并記錄下發包時刻％，基??

?（２．８）??為達到對標點Ｏ準確位置的確定，在沒有其它先驗知識情況下，所需基站的數目最少是??３個。如下圖２．５顯示，以３個基站ＳＩ、Ｓ２、Ｓ３的位點坐標作為圓心，依次用與測定位點間??的距離作為半徑來繪制圓，測定位點一定在３個圓相交的點位上［２６］。??，，—．一一＇＇、＼?....

本文編號：4003244