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基于多旋翼无人机技术的地面站信标系统设计.doc
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基于多旋翼无人机技术的
地面站信标系统设计
摘 要
多旋翼无人机技术的地面站信标系统,将展现一种新型多旋翼无人机的应用方式,
和工作场景。
本文将研究多旋翼无人机在卫星地面站角坐标校准方面的应用,以及对执行任务的
多旋翼无人机进行动力优化。研究如何利用无人机地面站实施自动化任务。
本文在轴距为 450mm 的机型下获得了完成卫星地面站角坐标测量任务的最佳动力
配比。以及最佳任务完成路径,以及研究了整套系统的组装方式。
关键词:多旋翼无人机、卫星地面站信标、校准、无人机任务规划。
Design of ground station beacon system based on multi rotor UAV
Technology
Abstract
The ground station beacon system of multi rotor UAV technology will show a new
application mode and working scene of multi rotor UAV.
This paper will study the application of multi rotor UAV in the calibration of satellite ground
station angular coordinates, and the dynamic optimization of multi rotor UAV. This paper
studies how to use UAV Ground Station to carry out automation task.
In this paper, the optimal power ratio for completing the task of satellite ground station
angular coordinate measurement is obtained under the model with a wheelbase of 450 mm. As
well as the best path to complete the task, as well as the assembly of the whole system.
Keywords: Multi rotor UAV, satellite ground station beacon, calibration, UAV mission
planning.
目录
1 绪论 ....................................................................1
1.1 论文的目的和意义.......................................................1
1.2 国内外研究现状.........................................................2
1.3 本文研究的主要内容.....................................................5
2 无人机信标校准系统的基本原理.............................................6
2.1 信标校准系统工作原理与工作方式.........................................6
2.2 信标校准系统结构组成...................................................7
3 信标无人机系统的设计与实现...............................................8
3.1 信标无人机的技术需求分析...............................................8
3.2 信标无人机的机体结构和子部件选型.......................................9
3.3 信标无人机的组装过程..................................................13
4 无人机信标系统的操作与应用..............................................19
4.1 无人机地面站控制与操作模式............................................19
4.2 无人机信标系统作业的任务规划..........................................19
4.3 无人机信标操作系统的操控与数据处理....................................20
5 结论与展望..............................................................22
参考文献 .................................................................23
谢 辞 ...................................................................24
1
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1 绪论
1.1 论文的目的和意义
(一)研究目的
基于传统的多旋翼无人机平台,挂载信标系统,改良自稳系统,优化精确定位系统,
使多旋翼无人机平台可以在二百米内进行精准悬停工作。无人机通过 GPS 定点来确定基
准,天线对准后测量数据,多点平均后计算系统差随即差,然后修正迭代。
(二)研究意义
近年来,民用卫星地面站的电性能测试和角精度校标存在有误差、成本大、工期长
等问题。如图 1-1 传统测量方法为信标塔法测量天线方向图,需要在待测站满足远距测
量的位置建造一座源天线塔台进行校准使用,建筑造价高昂,人工维护困难、定点距离
远。待测站与信标塔台距离 R 需要满足
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2
2D
R �
①
两点进行信标信号校准容易出现误差,
在进行实际任务时造成丢失信息的后果。
图 1-1 常规远场测试场简图
采用多旋翼无人机携带信标载荷即可省去建造信标塔台的建筑成本,且可以在短时
间内进行以 R 为圆锥母线的多点校准工作,无论是否有地面建筑都可以进行交标。在军
用民用领域均有改善目前校准系统的作用。
�
其中 R 为信标塔台与待测天线的距离(m),D 为待测天线的口径(m), 为工作波长(m)。
2
1.2 国内外研究现状
1.2.1 多旋翼无人机发展概况
在基于多旋翼无人机技术的地面站信标系统中,国内多旋翼无人机以 DIJ 创新公司
2019 年最新消费级无人机精灵 phantom 4 Pro v2.0 为例(如图 1-2 所示)。悬停精度可达±
0.1M(视觉定位正常时),±0.5m (GPS 定位正常时);±0.3m(目视定位正常),±1.5m (GPS
定位正常)。
图 1-2 消费级无人机
国外以美国的英特尔为代表的 Intel Shooting Star 无人机为代表(图 1-3 所示),
可以实现雨雾天完成高精度定位。
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南抖北快东卫
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