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近些年来小型无人机发展迅速,其中四旋翼无人机作为具有多种用途的可控廉价飞行器,开始广泛运用于军事及民用各领域中。即时定位与地图构建(SLAM)、自主环境探索及路径规划等算法在移动机器人导航领域的成功应用,为四旋翼飞行器的轻小型、低成本导航提供了很好的解决方案。论文旨在将建图、定位及路径规划组合方法与四旋翼飞行器相结合,主要的研究内容及成果如下:1、论文分别对SPLAM组合中地图构建、定位以及路径规划的一般方法进行了研究。阐述了SPLAM方法各部分的基本概念和特点,详细描述了网格占用地图的构建方法,对几种基本的定位方法进行了分析,简要说明了启发式路径规划方法。2、论文根据地图构建、定位及路径规划组合方法的要求,设计了一套完整的基于四旋翼飞行器的SPLAM新型自主导航系统。首先,根据现有的四旋翼飞行器和GNC系统,进行了SPLAM系统的总体设计,给出了系统总体设计图并列举了系统各部分的设计要求。其次,在系统硬件方面,按照设计要求选择了合适的部件,包括用于系统内部数据或命令消息交互的嵌入式微型计算机和能获取环境观测数据的机载传感器。最后,在系统软件方面,从底层操作系统的安装,ROS机器人操作系统的搭建,到通过对比分析各种开源SLAM及导航算法来选择适合SPLAM系统的算法,再到各部分驱动程序及启动文件的编写,完成了系统的完整架构。3、论文对构建完成的SPLAM系统中建图及定位和导航模块的核心算法进行了测试,针对导航模块算法的工作效率问题提出了人机协同的探索方法。4、论文设计自主探索实验验证了四旋翼飞行器SPLAM系统的可行性和实用性。根据提出的人机协同探索方法,设计了结合自主环境探索的对比实验,并对结果进行了分析,验证了人机协同方法对系统探索效率的提高。论文对研究和实现无人飞行器自主探索等关键性技术问题具有一定的理论与实践意义,四旋翼飞行器SPLAM的实现在一定程度上突破了地面移动机器人SPLAM系统的技术限制,能够为小型无人机导航系统的相关研究和发展提供一定的理论参考。