随着旋翼无人机相关技术的迅猛发展,相关应用研究也得到了较为广泛的推广。但执行任务时需要专业飞手控制并现场更换电池,另外,无人机续航能力存在不足,由此带来的成本高及时效性差的问题限制了其在行业应用领域的深入发展。因此,相关科研机构和科技公司根据行业需求,开始研究可以实现无人机全自主无人化作业的技术,本文研究和设计的无人机起落站系统从无人机作业流程出发,实现了从设计到应用的不断优化。本文将系统分为起落站模块、任务执行模块及监控平台三个部分,对其中关键算法进行仿真与实践,搭建了一套功能完备的起落站任务系统。主要研究内容与所做工作如下:1、根据相关行业应用需求,提出无人机起落站系统的功能要求与设计原则,针对起落站机械结构、控制系统、多电机协同控制策略设计相应方案;针对任务执行过程中的飞控导航、数据采集做出优化设计方案并研究路径优化算法;设计监控平台基本架构与功能模块方案。上述方案为系统的详细设计搭建框架。2、按照起落站的功能需求,完成起落站控制系统设计,利用工控机、运动控制板卡等硬件设备搭建伺服控制系统。采用Labview编程语言,完成了现场上位机的控制程序,满足了起落站模块的控制需要。从起落站多电机协同控制出发,研究基于偏差耦合控制策略的多电机协同控制策略,通过对偏差耦合控制策略的改进,使得系统在应对单电机跟随误差以及多电机同步误差时获得较好的运行输出。3、根据相关任务需要,设计任务执行模块,采用千寻位置定位技术实现无人机厘米级导航控制精度,采用图传和数传等多种方式完成采集数据的远程传输。重点针对无人机路径寻优问题,通过研究天牛须算法(BAS)、蚁群算法(ACO)及二者相融合的路径优化算法,结合Matlab建模仿真,并通过实地测试,说明融合算法在寻优效率以及最终的输出结果上明显优于传统寻优算法。4、根据远程监控的需要,从WEB应用系统入手,采用B/S架构搭建服务器端及浏览器端,利用数据库技术、网页开发语言、动态网页技术实现数据的上下游交互以及界面的展示。设计状态监控、任务管理、数据库三个模块,全方位规划并展示系统运行过程与结果。无人机起落站系统按照模块化的设计原则,通过集成优化,搭建起一套功能完备的任务系统,并通过在现场实际测试,实现了无人机无人化自主作业的功能。