多旋翼飞行器导航与地雷检测技术解析
1. 多旋翼飞行器导航控制研究
在多旋翼飞行器的飞行过程中,偏航航向旋转对飞行有较大影响。在相关飞行测试中,偏航旋转速度可达约 50°/s。不过,实验数据表明,飞行器在偏航旋转时会围绕参考轨迹振荡。虽然高偏航旋转速度会影响位置控制,但 50°/s 对于许多应用来说是可接受的。
研究团队扩展了之前的测试,使用额外的多旋翼飞行器 Parrot AR Drone 2.0 进行更多 3D 轨迹测试。这些测试展示了架构如何自动考虑每个航点处轨迹的内角,以及速度规划部分如何考虑航点之间的距离。
该研究的贡献主要有两方面:
- 探讨了多旋翼导航控制器故障的各种原因。
- 提出了一种简单且可靠的方法,在中层控制器架构中解决这些问题。
同时,所有相关代码都可在两个 GitHub 仓库中获取。研究围绕视觉里程计估计错误时,状态估计算法和控制器可能产生的负面交互展开。通过实验,确定了估计算法正确工作的安全边界,并设计了控制器,使其能自然地限制飞行器速度。这一工作提高了实验测试的安全性和可重复性,进而提高了测试效率,还在 2012 年的 IMAV 竞赛中获得了两个奖项。实验测试显示了该方法的鲁棒性,小的轨迹跟踪误差表明应重点改进里程计和定位算法,而非控制器本身。
整体而言,所提出的架构旨在实现多旋翼飞行器的快速部署。它允许使用低成本飞行器(如 AR Drone)在实际飞行中测试自主导航软件,然后轻松移植到更专业的飞行器(如 Asctec Pelican)上。
以下是一个简单的流程图,展示多旋翼飞行器导航控制的主要流程:
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