四旋翼无人机自适应导航控制

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1、万方数据第29卷第5期计算机仿真2012年5月文章编号：1006—9348(2012)05—0098—05四旋翼无人机自适应导航控制潘海珠(齐齐哈尔大学计算机系，黑龙江齐齐哈尔161006)摘要：研究四旋翼(Quadrotor)无人机导航控制问题。针对传统的四旋翼无人机导航控制方法的目标定位误差和实时性差问题。提出了基于CLOS技术的导航控制方法。采用CLOS技术所开发的导航控制系统使得四旋翼无人机能够在移动停机坪完成自主导航和着陆的任务。并详细研究了导航控制系统的设计和仿真。仿真结果显示了所设计的导航控制系统的性能和有效性，可应_}}{于四旋翼无人机的实时导航。关键词

2、：四旋翼；无人机；导航控制中图分类号：仰242文献标识码：BAdaptiveNavigationControlforQuadrotorUnmannedAerialVehiclesPANHai—zhu(ComputerDepartment，QiqiharUniversity，QiqiharHeilongjiang161006，China)ABSTRACT：NavigationcontrolproblemofQuadrotorUnmannedAerialVehicleswasstudied．ConventionalQuadro·torUAVsnavigationcontro

3、lmethodshavetheproblemssuchastargetpositonelTorandpoorreal-time．Inthepaper，aQuadrotorUAVsnavigationeontrdmethodw觞proposedbasedonCLOS，CLOSwasadaptedforsystematicnaviga—lioncontrolsystemdesignwhichenablesthemaneuverQuadrotorUAVstoaccomplishthetaskofnavigatingandland-ingonallonboardmobilehe

4、lipadautonomously．Inthispaper，theresearchhasbeenverydetailedinbothcontrolsystemdesignandsimulation．Simulationresultsshowtheperformanceandeffectivenessofthenavigationcontrolsys-tern．ItcanbeappliedtOthereal—timenavigationofQuadrotorUAVs．KEYWORDS：Quadrotor；Unmannedaerialvehicles；Navigationc

5、ontroll引言由于科技的快速发展与不断创新．使得无人机的发展空闻更加宽阔。自主无人机在远程侦察，监控．军事等应用中具有巨大的优势。近年来，在无人机(UAV)应用与实验领域，四旋翼(Quadrotor)无人机被认为是最好的平台。四旋翼无人机具有简单的机械结构与推进原理，它已经成为一种最受欢迎的小型飞行器。四旋翼无人机具有悬停和慢速飞行的能力．具有更高的安全性和较高的有效载荷而机械复杂性较低，因此当环境不町接近或难以达到时，四旋翼无人机是非常有用的。在过去几年里，在无人机领域关于无人机的起飞与着陆．特别是对于四旋翼无人机，一些研究机构和大学已经做了大量的研究。麻省理工学

6、院和斯坦福大学对于四旋翼无人机的研究做出了一些贡献，麻省理丁学院的研究涉及自主悬停和跟随移动的物体“，而美国斯坦福大学的STARMAC项目主要关注稳定悬停．轨迹跟踪和防撞。“。基金项耳：黑龙江省教育厅科学技术研究项目(12511603)收稿日期：201卜1l一30一98一无人机搜寻到移动停机坪．并在其上准确着陆是一个具有挑战性的任务。由于停机坪是移动的，精确的按照停机坪的中心调整无人机难度较大。也可能造成无法着陆。目前。已经有许多方法被提出用来解决无人机的导航与自由着陆问题。文献[3]采用视觉计算机作为反馈传感器来获取无人机相对于停机坪的精确位置和速度；文献[4][5]

7、将视觉传感器集成GPS来做无人机的导航；文献f61使用板载摄像头作为无人机的导航传感器；文献[7]采用视觉导航系统和惯性传感器。这些方法主要关注的是基于视觉的无人机自由着陆问题，这些方法定位不够准确，实时性差。针对当前四旋翼无人机导航控制存在的问题，本文提出了一种新的导航控制方法．采用CLOS技术设计四旋翼无人机的导航控制系统．该系统可以保持Quadrotor沿着Quadro-tor和停机坪中心之间的视线移动。当停机坪在quadmtor可视领域时，导航控制系统能够操纵Quadrotor在适当位置完成自由着陆的任务。万方数据2四旋量模型2．