多旋翼无人机任务系统优秀论文讨论
随着无人机产品越来越多，市场之间的竞争力也在逐步提高。为此，本项目开发了一种多旋翼无人机，更适用于工业控制、自动化设备等领域的产品。该产品不仅定位合理，而且与其他产品也有一些区别。任务系统是指具有先进智能设备数据链的无人多旋翼任务，具有较高的能量利用效率和载荷运输性能，在技术上是其他无人机产品无法比拟的。制定合理的市场计划会给企业带来一定的经济效益。
1多旋翼无人机定义概述
我们常说的无人机是一种无人飞行器系统，主要是利用无线电智能遥控设备和自身的控制程序装置来控制无人飞行器。其中，广义的无人机包括狭义的无人机和飞机模型。
一种多旋翼飞行器，主要由动力系统、主体和控制系统组成，动力系统包括电机、电源、电子调速器和桨叶；主体部分包括框架、三脚架和云台；控制系统包括由遥控接收器和遥控器组成的手动控制；地面站，以及由主控、GPS、IMU、电子陀螺、LED显示屏组成的飞行控制器。四旋翼飞行器是一个欠驱动系统，有4个输入和6个输出。通过PID、鲁棒、模糊、非线性和自适应神经网络控制。近年来，该系统控制功能的研究趋势是大载荷、自主飞行、智能传感器技术、自主控制技术、多机编队协同控制技术、小型化等。一些关键技术是数学模型的建立、能源供应系统、飞行控制算法、自主导航和智能飞行。
2控制系统的改进和发展阶段
多旋翼无人机的控制系统最初由惯性导航系统和MEMS技术组成，形成了EMES惯性导航系统。经过对EMES去噪的研究，有效地降低了传感器数据的噪声问题。最终通过恒速单片机和非线性系统结构的研究和应用，在2005年制造出了性能相对稳定的多旋翼无人机自动控制飞机。对其飞机的评价可以从安全性、载重、灵活性、维护性、扩展性、稳定性等方面进行分析。具有体积小、重量轻、噪音低、隐蔽性强、多空间平台使用、垂直起降、飞行高度低、机动性强、任务执行能力强等特点；从结构上来说，它不仅具有安全性高、拆装维护方便、螺旋桨小、成本低、控制灵活等特点。
3技术原理
3.1系统组成
无人多旋翼任务系统总体技术方案如图1所示。如图，无人多旋翼任务系统由无人机和地面工作站组成。无人机由多旋翼无人机和任务载荷组成；地面工作站由数据链通信单元、工业控制计算机和飞行控制摇杆组成。
3.2系统技术原理
3.2.1多旋翼无人机通过微调螺旋桨推力实现稳定的飞行姿态控制和维护。通过多旋翼无人机、常规直升机和固定翼飞机的对比，可以清楚地看到，多旋翼无人机在任务飞行中具有多能源的优势，从而更好地执行和完成飞行任务，改善维持飞行姿态和消耗大量能源的缺陷，从而更好地保证其能源利用率，直接提高续航时间和载荷运输性能；在结构上做了很多简化，省略了传动机构，大大降低了它的运行噪音、故障概率和维护成本。
3.2.2无人机与地面工作站之间的通信通过设备数据链连接，设备数据链起着通信中介的作用，也是无人机与地面工作站之间实现地空信息交换的重要桥梁纽带。在过去，无人机只是一种普通的点对点通信，用于地对空信息的转换和连接。由于信号传输距离的影响，其性能受到严重影响，只能实现一些简单的遥控数据信号的传输。
但在本项目中，无人多旋翼任务系统的研究是基于数据链协议MAVLink的研究，合理嵌入到控制核心和地面数据链的ARM平台，有效改善了以往低空信息传输链路存在的问题，统一了遥测、电信、遥控、遥调、遥视五大遥功能，保证了无人机与地面工作站的无障碍通信，从根本上解决了无人机与地面工作站的数据通信问题。其中. 5遥控器；其中，遥测是指对远方的电压、电流、功率、压力、温度等模拟量的测量；其中，远程通信是指监控远方的电气开关、设备和机械设备的工作和运行状态；远程控制是指对远程电气设备和电气机械化装置工作状态的控制和保护；远程调整是指设置和调整被遥控设备的工作参数和标准流程；遥视是指对远程设备安全运行状态的监视和记录。
3.2.3传统无人机在飞行过程中需要通过遥控器的手动操作来控制其飞行姿态，体现了其自动化程序不完善、功能单调等缺陷。而本项目无人机的研究，在地面工作站，通过任务规划软件的匹配，有效改善了以往功能单一的缺点，直接增加了其功能性。其中，飞行任务规划软件，配合GoogleMap高速API接口，可以实现无人机飞行航线在三维地图上的简单规划，同时还可以启动其航线实现自动巡航、飞行任务执行、返航等操作。
4技术要点和创新点
4.1技术要点:
4.1.1地空信息数据通信。
MAVLink这种先进的智能装备数据链协议的应用，可以有效地整合其所有数据，全部都可以归纳在数据链中，集成了5个遥操作，有效减少了各种通信系统和通信模块存在的问题，提高了通信效率，保证了通信功能的有效发挥。
4.1.2解决飞行姿态控制问题
嵌入式操作系统，在ARM处理器平台上的应用，加上陀螺仪、卡尔曼滤波等先进算法，可以更好地保证控制系统功能的增加。此外，它不仅实现了无人驾驶飞行，而且在飞行控制中有效地降低了能量消耗，提高了能量利用率。
4.1.3在工业控制领域的延伸
本项目基于同车多载荷的建设和研究思路，为同型号多旋翼飞机设计数据、电气、机械接口相同的任务载荷，实现载荷快速更换，使飞行任务切换衔接良好稳定，保证系统的实用性，降低任务执行成本。
4.1.4增强地面工作站的功能
通过C/S架构，C#语言，。net平台，三维GoogleMap，SQL数据库，地面任务规划软件和数据分析软件，地面工作站的功能，以及自动化和智能化程度，可以更好的为用户操作，带来更多的便利。
4.2项目的技术创新
4.2.1在无人机和地面站中，植入了数据链MAVLink，同时完善了整体系统功能，有效实现了五遥站的全面统一。
4.2.2卡尔曼滤波器、四元数算法、嵌入式ARM平台能有效控制其飞行姿态。
4.2.3“一机+多载”思想的研究，实现了无人机向任务执行模式的有效转换。
4.2.4同时，地面任务规划软件和分析数据分析软件的应用，提高了系统的控制功能和系统智能化程度。
5摘要
综上所述，通过对无人多旋翼任务系统的分析，发现我国在这方面的研究还有很多不完善的地方。与以往的无人机相比，该项目通过C/S架构、C#语言、先进的智能设备数据链和分析数据分析软件，实现了遥测、遥信、遥控、遥调、遥视的统一。在任务执行方式方面，实现了灵活转换；在飞行姿态方面，实现了智能控制；在现有多旋翼飞行控制技术的基础上，有效规避了其以往的缺陷，同时提供飞行控制任务的自主飞行控制软件编程，有效实现了飞行中自主导航的智能飞行。
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