学士学位论文多旋翼飞行器的关键技术以及区域性无线定位技术的研究思路体育教育.docx
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学士学位论文多旋翼飞行器的关键技术以及区域性无线定位技术的研究思路体育教育
毕业设计（论文）
题目：
多旋翼飞行器的关键技术以及区域性无线定位技术的研究思路
学院：
体育学院
专业名称：
体育教育
班级学号：
xxx
学生姓名：
xx
指导教师：
xx
二O一六年六月
学士学位论文原创性声明
本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权南昌航空大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
作者签名：
日期：
导师签名：
日期：
多旋翼飞行器的关键技术以及区域性无线定位技术的研究思路
学生姓名：
xx班级：
121021
指导老师：
xx
摘要：
多旋翼飞行器近年来快速发展，应用的范围也越来越广泛。
如在地形勘探、巡航监控、植物保护、拍摄电影等等方面，为人们的生活提供了方便，提高了一些行业的工作效率，创造了更多的社会价值。
在多旋翼飞行器自主飞行模块的发展下，使得更多的普通民众能够接触到这一领域。
然而，多旋翼飞行器的技术繁杂，飞行技术更是需要飞手摸索。
除了某些高校中开设了这门专业课以外，通过其它的渠道很难理解这一领域的关键技术，社会中也缺少介绍这一领域的专门书籍，使得很多多旋翼飞行器爱好者在探索这一领域时走了不少弯路。
本文根据现有多旋翼飞行器的发展，介绍了其构成的关键技术以及在特定条件下的飞行技术。
后又根据现有的定位自主飞行技术对于区域性无线定位技术做一前瞻性的分析。
关键词:
多旋翼飞行器关键技术通俗解释区域性定位
指导教师签名：
Thekeytechnologyofrotary-wingaircraft,aswellasregionalresearchofwirelesslocationtechnology
studentname:
xxclass:
121021
Advisor:
xxxx
Abstract:
Rapiddevelopmentofrotary-wingaircraftinrecentyears,moreandmorebroadapplication.Suchasterrainforexploration,cruisecontrol,plantprotection,filmandsoon,providesconveniencetopeople'slives,increaseproductivityinsomeindustries,creatingmoresocialvalue.
Autonomousflightinrotarywingaircraftunderthemoduledevelopment,allowingmorepeopleaccesstothisarea.However,technicalcomplexityofrotarywingaircraftflighttechnologyisneededtofeel.Inadditiontosomeuniversitiesoutsideofthisspecializedcoursewasopenedinthroughotherchannelsisdifficulttounderstandwhythisareaofkeytechnologies,societyalsointroducedspecializedbooksinthisfieldismissing,manyrotarywingaircraftenthusiaststryingtowalkinthisareaalotofdetours.Developmentbasedonrotarywingaircraft,introduceditskeytechnologiesandflighttechnologyunderspecificconditions.Accordingtotheexistingpositionindependentafterflyingforaforward-lookinganalysisofregionalwirelesslocationtechnology.
Keywords:
popularinterpretstheculturepositioningmulti-rotoraircraftkeytechnology.
Advisorsignature:
目录
摘要Ⅰ
AbstractII
1前言1
2国内外研究现状1
3多旋翼飞行器的构成模块2
3.1多旋翼飞行器的核心构成2
3.1.1机架3
3.1.2嵌入式计算机模块3
3.1.3底层控制芯片3
3.2多旋翼飞行器的可选拓展模块3
3.2.1飞控模块3
3.2.2自主飞行模块4
3.2.3数据传输模块4
4多旋翼飞行器在不同环境下的飞行技术4
4.1城市环境飞行5
4.1.1开阔广场环境飞行5
4.1.2街道环境飞行6
4.2乡村环境飞行7
4.2.1山谷地形飞行8
4.2.2平原地形飞行9
4.2.3丘陵地形飞行10
5浅析区域无线定位系统11
参考文献13
致谢15
对于多旋翼飞行器关键技术的通俗解释以及区域性无线定位技术的浅析
1前言
随着科技的发展，国民生活水平提高，无人机模型飞行科技的提升，越来越多人开始接触航模这一领域，更多的人开始加入航空电子模型飞行运动的这个行列中。
发展航空模型飞行运动不仅能够提高国民的综合素质，还能在一定程度上推动航空模型制造以及飞行技术的发展。
但是大多数航模爱好者都只是单纯的使用现有的成品模型飞行，并不能真正理解其知识原理。
在实际飞行的过程中，甚至不能解决一些简单的问题。
在探索飞行技术的道路上，不由得走了许多弯路，甚至炸机，造成许多不必要的损失。
由于专门性的科技杂志学术性太强，广大模友无法理解。
这就使得简单通俗的阐述和解释无人机模型的关键技术成为航空模型飞行运动得以推广的第一件事；之后结合自身在实际飞行中发现的现有自导飞行技术的定位精确度不足，对新兴的无线区域定位系统进行前瞻性探讨。
随着近年来模友数量不断的增加，通俗解释无人机关机技术有利于提高模友群体的知识水平，有利于飞手在实际飞行中对于复杂情况作出合理判断，有利于推进现有无人机的发展；浅析无人机区域定位系统有利于解决现有自导系统由于精度不足造成的损失。
抛砖引玉,推动无线定位系统的发展。
2国内外研究现状
无人机（UnmannedAerialVehicle或者Drone）是一种由无线电进行遥控或者通过机身载有的程序自主控制操纵的无人驾驶飞行[1]。
近年来，多旋翼无人机（飞行器）（Multi-RotorUAV）由于微电子机械系统（MEMS）器件和相关配套硬件的突破性发展，以及机身结构简单、构造和维护成本低、支持定点悬停和垂直起降（VerticalTakeOffandLanding）的优点，在旋翼无人机的研究和工程应用中获得了快速的发展[2]。
由于多旋翼无人机的旋翼数量和机身尺寸规格等参数的不同，多旋翼的构型和应用的场景也不尽相同，包括四旋翼[3]、六旋翼[4]、八旋翼无人机[5]等，多用于室外飞行任务中的军事侦察、气象观测、航空拍摄、小型货物运输、安防监控以及低空测量标定等场合，其中，在民用多旋翼无人机中，用于室外航拍[6]的相关产品在近年来在无人机市场中的份额有了大幅的提升，其中包括深圳大疆公司在内的多家公司生产的多旋翼无人机航拍产品已经实现了较高的盈利，其中尺寸较小的四旋翼飞行器还有很多在室内环境下的应用[7]，在室内导航的基础上实现室内的自主飞行，路径规划[8][9]和三维地图构建[10]，可用于建筑环境内部的灾难搜救，动态监控，安防巡视等用途。
随着多旋翼无人机的微型化，它的飞行空间已经扩大到丛林、城市甚至建筑物内。
然而在这些复杂环境中，通常存在着噪声干扰、信号遮挡等问题，导致全球定位系统（GPS）的信号十分不稳定。
所以无法得到多旋翼无人机准确的位姿参数，这就为无人机的自主导航控制带来了很大难题。
因此，如何利用视觉系统或机载传感器（如激光雷达、摄像头或光流传感器等）对多旋翼无人机进行复杂环境下的定位已经逐渐成为各国的研究重点。
迄今为止，欧美各国及我国都已经对此开展了研究并取得了一定的进展，其中包括日本千叶大学[11][12]、美国犹他州立大学[13]、宾夕法尼亚大学[14]、纽约市立大学[15][16]、康奈尔大学[17]、麻省理工学院[18][19]、德国弗莱堡大学[20][21]、航空航天中心[22]等。
目前对小型多旋翼无人机的室外定位主要使用全球定位系统（GPS），室内主要采用多模块配合定位的自主飞行系统。
全球定位系统（GPS）的民用精度只能精确到3米范围，军用级别GPS虽然精度更高，但是使用费用相当高昂，并且有着诸多限制。
大多数小型多旋翼无人机的机身长度不超过1米，若使用民用级别的全球定位系统（GPS），定位精度已经无法应付复杂环境下的定位。
若使用多模块配合定位的自主飞行系统，定位的范围仅运用于室内或者很小的范围。
而本课题探究的这种区域定位系统是近年来新兴的一种定位系统，使用现有的无线发射基站以及各电信运营商的无线发射塔、无线WiFi、蓝牙模块进行极高精度的定位。
使用此系统的无人机在无线信号覆盖的城市、山地、乡村环境下可以进行自主飞行或者固定路线飞行。
可运用于城市3D地图测绘，区域范围山地地形勘探，考古墓穴探测，区域性无人机监控等诸多领域。
这种高精度低成本且定位范围广的区域定位系统亟待研究。
因此解释，分析此类定位技术在于为新的多旋翼无人机定位系统做出假设，抛砖引玉。
3通俗解释多旋翼飞行器构成模块的关键技术
3.1多旋翼飞行器的核心构成
多旋翼飞行器是由硬件和软件两部分来构成的，起初，硬件部分的组成就只有机架、嵌入式计算机和底层控制芯片、电调、电池和电机。
最初的多旋翼飞行器也是难以控制的，飞手需要自行练习很长的时间才能使其稳定飞行。
而且这种多旋翼飞行器并不具备复杂飞行的条件。
甚至吹一阵风就能报废一架多旋翼。
但是最初的多旋翼是具有时代意义的，后人在此基础上，设计和发展的新模块使得无人机得以进化，发展到现有水平。
3.1.1机架
机架也就是无人机的主体部分，根据机臂的数量不同，从三轴到十八轴不等，还有组合轴型（比如四轴八旋翼。
前段时间外国研究出了双轴多旋翼，但是需要很严格的放飞方式）无人机的所有机载设备全都安装在机架上。
一般喜欢将机架的前后使用不同的颜色进行喷涂，这样有利于控制飞行姿态。
由于强度和重量的考虑，大部分机架采用碳纤维材质（少部分使用合成高分子材料（也就是属性不同的塑料）。
3.1.2嵌入式计算机模块
嵌入式计算机模块是一架多旋翼飞行器的核心，它不仅使各
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