四旋翼飛行器礦井導(dǎo)航定位系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、環(huán)境探測在礦井災(zāi)難發(fā)生后對救援人員的營救工作有重要參考價值，四旋翼自主飛行器克服了礦井下地面救災(zāi)設(shè)備的缺陷，更好地實現(xiàn)了探測、采集、發(fā)送礦井災(zāi)害環(huán)境參數(shù)和信息。導(dǎo)航定位技術(shù)在四旋翼工作過程中掌握其在礦井中的飛行狀態(tài)信息和位置信息，對救援人員制定正確的推進路線和安全的救援措施具有重要作用和意義。
　　本文在分析了導(dǎo)航技術(shù)和無線定位技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過比較分析，針對有限空間中的四旋翼，提出了一種通過測量無線電波信號傳播時間實現(xiàn)測距的線性

2、調(diào)頻擴頻系統(tǒng)與飛行器慣性導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合的全新的導(dǎo)航定位方案。該測距算法采用雙邊雙路對稱測距算法SDS-TWR，采用往返時間測量距離，不需要時鐘同步，提高了準(zhǔn)確性，降低了系統(tǒng)硬件要求；飛行器慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通過陀螺儀和加速度計測量飛行器的滾角、仰角、速度、加速度、位置等狀態(tài)信息。將兩個系統(tǒng)的測量信息進行融合，形成慣性導(dǎo)航/線性調(diào)頻擴頻組合導(dǎo)航系統(tǒng)，通過建立組合系統(tǒng)的信息融合模型獲取更準(zhǔn)確的導(dǎo)航定位信息，以及實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的無線傳輸。實驗證明，

3、本文所提出的新方案能夠準(zhǔn)確、實時地反映四旋翼飛行器在礦井中的飛行狀態(tài)和位置信息，為救援工作提供有力依據(jù)。
　　本文選取了硬件平臺，無線測距模塊選取了北京云谷公司的CMT-01V1，該模塊以德國Nanotron公司提供的nanoPAN5375作為射頻模塊；四旋翼飛行器選取了德國MK套件，并經(jīng)過二次開發(fā)實現(xiàn)在巷道中自主飛行；上位機軟件在Windows XP系統(tǒng)上進行開發(fā)，在軟件上實現(xiàn)卡爾曼濾波算法，以提高導(dǎo)航定位精度。
　　系統(tǒng)