基于pixhawk的多旋翼无人机避障 飞行系统研发

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1、DynamicalSystemsandControl动力系统与控制,2017,6(3),98-108PublishedOnlineJuly2017inHans.http://www.hanspub.org/journal/dschttps://doi.org/10.12677/dsc.2017.63013StudyonObstacleAvoidanceFlightSystemofMulti-RotorUAVBasedonPixhawkHangZhao,LifengWangFieldBusTechnology&AutomationLab,NorthChinaUniversityofTechn

2、ology,BeijingndththReceived:May2,2017;accepted:Jun.10,2017;published:Jun.13,2017AbstractAutonomousobstacleavoidanceisanimportantguaranteeforthesuccessfulcompletionofthemission,anditreflectstheintelligenceandsecurityoftheaircraft.Thisarticleaimstostudytheobstacleavoidancetechnologyofmulti-rotorUAVb

3、asedonthecrosstypequadrotorandPixhawkwhichistheopensourceflightcontrolsystem.Asimpleandefficientobstacleavoidancesystemisdeveloped.TheflighttestshowsthattheobstacleavoidancesystemcanrealizetheobstacleavoidanceofUAV.KeywordsPixhawk,Quadrotor,ObstacleAvoidance基于Pixhawk的多旋翼无人机避障飞行系统研发赵航，王立峰北方工业大学现场总线

4、技术及自动化实验室，北京收稿日期：2017年5月2日；录用日期：2017年6月10日；发布日期：2017年6月13日摘要飞行器的自主避障是顺利完成飞行任务的重要保证，同时在很大程度上体现了飞行器的智能性和安全性。本文以Pixhawk开源飞控系统为基础，以“X”型四旋翼飞行器为平台，对多旋翼飞行器自主避障技术进行研究，开发出一款简单高效避障系统。飞行试验表明该避障系统可实现飞行器避障飞行。文章引用:赵航,王立峰.基于pixahwk的多旋翼无人机避障飞行系统研发[J].动力系统与控制,2017,6(3):98-108.https://doi.org/10.12677/dsc.2017.6301

5、3赵航，王立峰关键词Pixhawk，四旋翼飞行器，避障Copyright©2017byauthorsandHansPublishersInc.ThisworkislicensedundertheCreativeCommonsAttributionInternationalLicense(CCBY).http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/OpenAccess1.引言近年来，多旋翼无人机因其机动灵活、垂直起降、自主飞行等特性，在军用领域、农业领域和工业领域等方面得到了广泛的应用。然而，由于飞行环境与飞行任务的日趋复杂化，无人机在执行飞行任务中遇到

6、障碍物时，如何实现快速高效的避障，保证无人机的安全性，提高无人机的智能性，正成为无人机发展的趋势。国内外很多学者和无人机公司对多旋翼飞行器避障系统进行了研究，例如文献[1]基于ArduinoUNO采集超声波数据和遥控器信号，并根据超声波测量的数据对遥控信号进行逻辑判断后，发送给飞控系统进行避障，该避障系统具备多适配性的特点。文献[2]对无人机编队避障方法进行研究，首先通过构建Voronoi图，利用K路径算法为无人机找到多条备选路径，然后建立协同函数，为无人机规划出最优的障碍物规避航迹。文献[3][4]针对无人机电力巡线过程中避障和路径规划问题进行研究。文献[5]基于Pixhawk和改进人工

7、势场法(IAPF)，提出适用于桥梁检测的无人机自动避障路径规划和实现。文献[6][7]采用多传感器数据融合，检测飞行器周围环境信息，对飞行器避障飞行以及航迹规划进行研究。另外，国内外各大无人机公司相继推出具备避障功能的飞行器，如零度“Xplorer2”、DJI“Guidance”、昊翔“TyphoonHRealSense”等。本文以Pixhawk开源飞控系统为基础，并以“X”型四旋翼飞行器为平台，对多旋翼飞行器如何实现自