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飞行机器人是一个极具挑战性的多学科交叉的前沿性研究课题。作为空中机器人的无人驾驶直升飞机,在军事上可用于侦察、监视等,在民用上可用于大地测量、遥感等。目前,美国、日本、欧洲国家等发达国家在这方面的研究已经有了不小的进展,国内的研究也开始起步。
我们采用TIGER-90航模直升飞机作为机械平台,具有较好的可操纵性和负载能力。加速度计,陀螺仪,电子罗盘,GPS,声纳,测速器等传感器提供了自主飞行需要的各种信息数据并采用了PC-104嵌入式系统作为导航计算机。在这些硬件基础上,我搭建了自主飞行的完整软件平台,实现了自主悬停和自主飞行,这些成果在国内处于较为领先的地位。该软件系统主要由以下三个程序组成:
滤波及控制程序:这是自主飞行的核心程序,功能包括串口数据采集,数据滤波(Kalman滤波),飞行指令接收与解析,控制参数接收,PID控制算法实现以及控制信号输出。
监控平台程序:该程序实现了以图形界面与飞机进行“沟通”,功能包括数据接收,直接数据显示,图形化显示,数据记录,控制参数设置,地图模拟显示以及飞行目标设定。同时,还要与滤波及控制程序共同完成自动返航功能,以应付通讯中断等突发情况。
图像处理程序:由于有两种类型的摄像机,所以有两套图像采集程序,一套依赖与Linux操作系统下的网络摄相头驱动,另一套依赖与CGI和JPEG解码。同时,该程序还实现了目标搜索与识别。