基于低空管理系统的四旋翼无人机姿态监视研究

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1、分类号：TP391.9学号：201500356011专业学位硕士论文基于低空管理系统的四旋翼无人机姿态监视研究ResearchofFour-RotorUAVAttitudeMonitoringBasedonLow-AltitudeManagementSystem研究生姓名：雷珂指导教师：陈义保教授专业学位类型：工程硕士专业学位领域：机械工程论文提交日期：2018年6月5日烟台大学硕士学位论文烟台大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不

2、含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解烟台大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在非保密的论文范围内，学校可以公布论文的部分或全部内容。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日烟台大学硕士学位

3、论文摘要近年来，随着民用无人机行业的快速发展，民间无人机保有量已呈现出井喷式增长。民间无人机大多属于低空空域飞行器的范畴，此类飞行器具有体积小、紧邻地表、不依赖起降场地和雷达反射面低等特点。因此，通用航空的管理方式无法直接适用于低空无人机的管理。目前，我国低空无人机一直处于无序飞行状态，缺乏有效管理，给公共安全带来了极大的安全隐患。利用现代计算机、无线通信和数据库管理等技术，研究适合我国国情的低空空域无人机管理方案，将所有低空无人机纳入信息管理体系之中。通过其线上服务和远程监视等功能，可大大缩短飞行申请和审批周期，提高低空空域的利用率，从而促进我国无人机行业

4、的健康发展。论文以四旋翼无人机姿态监视和低空无人机管理系统为研究对象，分别对四旋翼无人机飞行姿态运动、结构模型建模、三维飞行运动仿真、三维飞行姿态可视化、系统数据库和低空无人机管理系统等为主要内容进行研究与开发。其中四旋翼无人机姿态监视模块主要是以四旋翼无人机飞行运动姿态为理论基础，使用3dsMax建立四旋翼无人机模型，采用基于Unity3D引擎的数值运动方法实现三维飞行姿态可视化，以SQLite数据库作为中间层，与SQLServer数据库实现飞行数据互传，并将其嵌入低空无人机管理系统。在完成相关理论研究的基础上，实现了基于Unity3D引擎的物理运动方法的

5、四旋翼无人机飞行运动仿真。通过飞行仿真模拟生成四旋翼无人机飞行姿态数据，实时传送至低空管理系统的姿态监视模块中，进行姿态数据分析和浏览，监视无人机飞行姿态。使用C/S框架，并结合MicrosoftVisualStudio开发平台和Unity3D引擎，采用C#作为开发语言，基于SQLServer数据库进行低空无人机管理系统设计。系统采用模块化设计方案，主要实现了飞手注册、无人机绑定、飞行计划申请与审批、飞行记录评判、飞行数据存储和飞行姿态实时监视等功能，并将相关信息数据集中进行规范化管理。经过装载实验数据验证，姿态监视模块中无人机模型姿态与飞行仿真模拟中的姿态

6、保持一致，模拟飞行数据准确，无人机姿态监视系统运行稳定。关键词：低空管理系统；四旋翼无人机；姿态监视；数据库；三维可视化仿真I烟台大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,withaboomofthecivilunmannedaerialvehicle(UAV)industry,thepopulationofprivateUAVshasbeenincreasing.CivilianUAVsmostlybelongtothecategoryoflow-altitudeairspaceaircraft.Thiskindofaircraftsha

7、sthespecialcharacters,suchassmallsize,closedistancetothesurface,independenceonlandingsiteandlowradarreflector.Therefore,themanagementofgeneralaviationcannotbedirectlyappliedtothemanagementoflow-altitudeUAVs.Atpresent,China’slow-altitudeUAVshavebeeninadisorderedflyingstateandlackede

8、ffectivemanagement,whichha