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基于嵌入式系统的无人机机载震后搜寻系统的研究与设计

发布时间:2025-06-04 04:23
  近年来,全世界陆续发生了多次地震,其中以突发地震居多。在目前的科技水平下,短临地震难以做到准确预测,一旦地震在未能预测的情况下发生,将会对人民的生命财产安全造成巨大的损失。结合实际的救援经验来看,及时获取被困人员位置信息和生命状态信息能够最大程度的帮助救援人员快速、有效的展开救援工作。因此对地震发生后被困人员的位置探测和信息获取的研究,具有十分重要的意义。本文首先阐述了无人机机载震后搜寻系统的研究背景和国内外发展现状,提出了课题研究的目的和意义,然后对震后搜寻系统的工作原理和关键技术进行了深入细致的分析。本文研究设计了一套基于ARM和Linux的嵌入式无人机机载震后搜寻系统,该系统主要包括机载搜寻平台和地面显示平台,为获取被困人员的位置信息和生命状态信息搭建了应用平台。在此基础上,为了使无人机在废墟上空稳定飞行,具有较强的抗风干扰能力,对无人机的飞行控制策略进行了研究,选取了一种最优的控制算法。在硬件设计方面,以S3C2440A为核心处理器,控制测距传感器、生命探测传感器、图像采集模块、4G通信模块和北斗模块,实现了对被困人员位置信息和生命状态信息的获取,并实时将这些信息发送到地面显示平...

【文章页数】:81 页

【学位级别】:硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 课题研究目的与意义
    1.4 论文主要研究内容与章节安排
第2章 系统总体方案设计
    2.1 需求分析
    2.2 系统方案论证
        2.2.1 主控芯片选型
        2.2.2 传感器选型
        2.2.3 远程通信与定位模块
        2.2.4 无人机选型与飞行控制方案
        2.2.5 人机交互界面
        2.2.6 系统防爆措施
    2.3 系统总体方案设计
        2.3.1 硬件平台设计
        2.3.2 软件平台设计
    2.4 本章小结
第3章 硬件平台设计
    3.1 主控芯片及其最小系统
    3.2 存储器接口电路
    3.3 电源电路
    3.4 传感检测平台设计
        3.4.1 测距传感器
        3.4.2 生命探测传感器
    3.5 辅助模块设计
        3.5.1 图像采集模块
        3.5.2 4G通信模块
        3.5.3 北斗模块
    3.6 本章小结
第4章 无人机平台飞行控制系统
    4.1 四旋翼无人机的工作原理
    4.2 四旋翼无人机的动力学模型
        4.2.1 坐标描述及其转换关系
        4.2.2 建立动力学方程
        4.2.3 数学模型的简化
    4.3 四旋翼无人机飞行控制系统与仿真平台搭建
    4.4 基于PID的四旋翼无人机飞行控制系统与仿真
    4.5 基于自抗扰控制算法的四旋翼无人机飞行控制系统
        4.5.1 自抗扰控制原理
        4.5.2 自抗扰控制器算法
        4.5.3 Simulink仿真结果
    4.6 PID与自抗扰控制算法的抗风干扰性能比较
        4.6.1 姿态抗干扰仿真
        4.6.2 高度抗风干扰仿真
    4.7 本章小结
第5章 软件平台设计与调试
    5.1 操作系统平台搭建
        5.1.1 BootLoader的构建
        5.1.2 根文件系统的移植
        5.1.3 Linux内核移植
    5.2 超声波测距传感器程序设计
    5.3 辅助模块软件设计
        5.3.1 图像采集模块软件设计
        5.3.2 4G网络通信模块软件设计
        5.3.3 北斗模块软件设计
    5.4 地面数据接收与显示平台设计
        5.4.1 整体设计
        5.4.2 人机交互界面设计与分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号:4049305

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