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基于ARM处理器的四旋翼无人机自主控制系统研究 被引量:26
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作者 张垚 鲜斌 +2 位作者 殷强 刘洋 王福 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第9期753-760,共8页
为实现四旋翼无人机的自主飞行控制,设计并搭建了四旋翼无人机的硬件飞行控制平台.该平台采用自行组装的四旋翼飞行器作为本体,航向姿态参考系统(AHRS)MTi-G单元作为主要机载传感器,ARM嵌入式系统芯片作为主控制器,AVR单片机作为超控单... 为实现四旋翼无人机的自主飞行控制,设计并搭建了四旋翼无人机的硬件飞行控制平台.该平台采用自行组装的四旋翼飞行器作为本体,航向姿态参考系统(AHRS)MTi-G单元作为主要机载传感器,ARM嵌入式系统芯片作为主控制器,AVR单片机作为超控单元.基于四旋翼无人机的非线性动态模型,采用内外环结构的PD控制算法,构造了无人机的位置与姿态跟踪控制器.实现了四旋翼无人机滚转角、俯仰角和水平纵向、横向位置共四个自由度的自动控制.实验结果表明,本文提出的机载控制系统设计取得了较好的飞行控制效果. 展开更多
关键词 四旋翼无人机 实时控制 内外环控制 控制信号转换
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四旋翼无人机可视化半实物仿真平台研究 被引量:26
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作者 张垚 鲜斌 +1 位作者 于琰平 赵勃 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2572-2578,共7页
四旋翼无人机的飞行控制是当前无人机研究领域的一个热点,目前的控制设计多采用MATLAB/Simulink进行数值仿真验证,仿真环境中较少考虑机载设备的作用。而在无人机原型开发过程中,又多采用现场调试的方法,不易快速更改控制算法及参数。... 四旋翼无人机的飞行控制是当前无人机研究领域的一个热点,目前的控制设计多采用MATLAB/Simulink进行数值仿真验证,仿真环境中较少考虑机载设备的作用。而在无人机原型开发过程中,又多采用现场调试的方法,不易快速更改控制算法及参数。为提高飞行控制算法开发时的效率,设计并实现了一种四旋翼无人机可视化半实物仿真平台。利用MATLAB实时视窗系统搭建了平台的主框架,将四旋翼无人机的惯性导航传感器及电机控制系统融入平台之中。并且利用了开源飞行模拟软件FlightGear,及对虚拟地球仪软件Google Earth的二次开发,为仿真平台增添了无人机位置、姿态以及航迹的三维可视化显示功能。实验结果表明,该平台运行稳定可靠。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 半实物仿真 实时视窗目标 FLIGHTGEAR GOOGLE EARTH
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无人机微型姿态航向系统数据处理 被引量:15
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作者 宋英麟 鲜斌 +1 位作者 茹滨超 曹美会 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期89-93,共5页
针对四旋翼无人机机体尺寸较小、带载荷能力有限的特点,设计基于低成本MEMS器件的微型姿态航向系统,以满足四旋翼无人机在系统控制方面的需求。针对低成本MEMS器件传感器漂移较大,不适用于载体动态姿态测量的应用问题,设计基于梯度下降... 针对四旋翼无人机机体尺寸较小、带载荷能力有限的特点,设计基于低成本MEMS器件的微型姿态航向系统,以满足四旋翼无人机在系统控制方面的需求。针对低成本MEMS器件传感器漂移较大,不适用于载体动态姿态测量的应用问题,设计基于梯度下降的四元数姿态补偿算法,用于微型AHRS系统的姿态数据解算,获取较高精度的动态姿态测量数据。实验结果表明,采用基于梯度下降的四元数姿态补偿算法,有效提高了微型AHRS系统的测量精度。 展开更多
关键词 微型姿态航向系统 MEMS传感器 四元数 梯度下降
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基于气压传感器的无人机高度测量系统 被引量:22
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作者 茹滨超 鲜斌 +1 位作者 宋英麟 曹美会 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期94-97,共4页
利用气压传感器作为高度测量装置,以数字信号处理器作为微控制器单元,设计一种无人机的微型高度测量系统。利用中位值平均滤波方法处理气压计的原始数据,获得较高精度的高度测量值。实验结果表明,高度测量系统精度可达0.23 m,输出频率可... 利用气压传感器作为高度测量装置,以数字信号处理器作为微控制器单元,设计一种无人机的微型高度测量系统。利用中位值平均滤波方法处理气压计的原始数据,获得较高精度的高度测量值。实验结果表明,高度测量系统精度可达0.23 m,输出频率可达360 Hz,能够满足四旋翼无人机飞行控制对飞行高度数据的基本要求。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 高度测量系统 气压传感器 数字信号处理器
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基于小波变换的白酒检测电子鼻降噪方法研究 被引量:4
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作者 孙哲华 孟庆浩 靳荔成 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2021年第11期114-120,共7页
电子鼻在检测白酒气体时,数据会受到环境以及电子鼻自身噪声的干扰。为降低各种噪声对数据产生的影响,文中在小波变换降噪的基础上,提出一种改进的小波阈值函数算法。利用仿真验证了改进后的算法的有效性,并通过信噪比和均方根误差对改... 电子鼻在检测白酒气体时,数据会受到环境以及电子鼻自身噪声的干扰。为降低各种噪声对数据产生的影响,文中在小波变换降噪的基础上,提出一种改进的小波阈值函数算法。利用仿真验证了改进后的算法的有效性,并通过信噪比和均方根误差对改进后算法的降噪效果进行定量评价。然后,将改进的阈值函数小波降噪算法应用到白酒检测电子鼻中,并与软、硬阈值函数小波降噪算法和中值滤波加Savitzky-Golay滤波降噪算法进行对比。仿真和实验的结果表明,改进的阈值函数小波降噪方法可以在尽可能保持原有信号完整性的基础上,对噪声进行有效地过滤,利于白酒种类的分类。 展开更多
关键词 小波变换 小波阈值函数 噪声 降噪 电子鼻 白酒
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基于LSTM的气味源距离估计
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作者 闫铮 井涛 孟庆浩 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1065-1072,共8页
为提升基于金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor,MOS)传感器阵列估计气味源距离的精度,同时避免传统距离估计方法对手动参数设定的依赖性,提出了一种基于长短时记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络的气味源距离估计方法。所... 为提升基于金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor,MOS)传感器阵列估计气味源距离的精度,同时避免传统距离估计方法对手动参数设定的依赖性,提出了一种基于长短时记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络的气味源距离估计方法。所提方法利用LSTM网络对长序列特征的获取能力,从MOS传感器阵列的信号中自动学习距离指标,从而实现端到端估计。搭建了气味扩散仿真平台,生成气味扩散仿真数据集用于网络训练、参数调优和验证测试。结果显示,所提出的模型在10 m范围内的平均估计误差为0.16 m,比基于统计特征的估计方法误差降低了一个数量级。最后分析了不同LSTM超参数对距离估计精度的影响,并且就网络对未知气味扩散环境条件的泛化适应能力进行了验证。 展开更多
关键词 信号处理 源距离估计 深度学习 金属氧化物传感器 长短时记忆网络
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基于多域特征融合的手持式电子鼻白酒识别
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作者 王茜 孟庆浩 靳荔成 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期143-149,共7页
为提升手持式电子鼻辨别白酒的准确率,本文提出了一种基于多域特征融合的识别方法。首先,分别基于统计学分析、小波包分析和一对多共同空间模式(One Versus Rest Common Spatial Pattern,OVR-CSP)提取信号的时域、时频域和空域特征。其... 为提升手持式电子鼻辨别白酒的准确率,本文提出了一种基于多域特征融合的识别方法。首先,分别基于统计学分析、小波包分析和一对多共同空间模式(One Versus Rest Common Spatial Pattern,OVR-CSP)提取信号的时域、时频域和空域特征。其次,基于特征加权的方法将时域、时频域和空域特征进行融合。利用自制的手持式电子鼻采集了6种白酒样本并进行识别实验,结果显示,采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)作为分类器时,与单独使用时域、时频域和空域特征相比,所提多域融合特征方法的识别准确率分别提高了9.83%、8%和1.5%。进一步比较了SVM、K近邻(K-Nearest Neighbour,KNN)和BP神经网络(Back Propagation Artificial Neural Network,BP-ANN)三种分类识别方法识别准确率和运行时间,结果表明,KNN算法的用时最短,且识别率较高。 展开更多
关键词 手持式电子鼻 白酒识别 小波包 OVR-CSP 特征提取
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