基于惯性动作捕捉的多旋翼飞行器姿态研究

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1、密级：公开誤％京聲Ａ手為＇ＮＳＨＩＩＡＺＨＵＡＪＮＧＴＴＥＤＡＯＬＩＶＥＲＳＩＴＹ工学硕壬学位论文基于惯椎动作捕捉的多旋翼飞行器姿态研究民ｅａｒｃｈｏｆ－ｓｅＭｕｌｔｉＲｏ化ｒＡｔｔｉｔｕｄｅＰｏｓｔｕｒｅＢａｓｅｄｏｎＩｎｅｒｔｉａｌＭｏｔｉｏ打Ｃａｐｔｕｒｅ接养单位；位息科学与技术学院专业：计算机值用技术巧究生：韩立龙指导教航赵正旭教授二０—五年一月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的硏究工作？及取得的研究成果。尽

2、我所知，除了文中特别加ｙ标注和致谢的地方夕中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为ｈ，论文获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。乏２０：／签名：韩准日期ＷＺ关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕±学位论文全文数据库》和编入《中国

3、学位论文全文数据库）。本人授权石家庄铁道レ、大学，可ッ采用影巧缩印或其他复制手段保存论文，可ｔｕ公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后应遵守此规定）如从又／？作者签名；斜至着日期：导师签名：日期：服！，化密级：公开chin工学硕士学位论文基于惯性动作捕捉的多旋翼飞行器姿态研究ResearchofMulti-RotorAttitudePostureBasedonInertialMotionCapture培养单位：信息科学与技术学院专业：计算机应用技术研究生：韩立龙指导教师：赵正旭教授二○一五年一月

4、摘要摘要多旋翼飞行器已在众多领域得到了广泛应用，如侦查监视、抢险救灾、农业生产等，但在其飞行过程中依然存在飞行器操纵复杂、飞行姿态不稳、抗损毁性差、安全性低等诸多问题。本文通过数据采集、姿态分析和运动仿真，对四旋翼飞行器的飞行姿态进行研究，主要研究内容包括：(1)阐述了多旋翼飞行器技术和惯性动作捕捉技术的国内外研究现状，在此基础上，提出利用惯性动作捕捉传感器采集四旋翼飞行器运动姿态数据，并对采集得到的数据文件进行了详细分析；(2)根据四旋翼飞行器的运动学模型，对四旋翼飞行器所采集的姿态数据进行分析，提出四旋翼飞行器运动数据与

5、飞行模式之间的规律模型，并利用Fourier曲线拟合不同飞行模式下运动姿态数据；(3)利用数据驱动、贝塞尔理论对传统仿真方法进行改进，克服其静态性、串行性等缺点，增强仿真计算与实验观测之间的联系机制，提高两者之间的交互性；(4)综合应用上述研究的理论与方法，构建了四旋翼飞行器飞行姿态仿真与控制系统，介绍了系统的功能模块、测试数据以及工程应用。论文所研究的四旋翼飞行器飞行姿态分析与仿真方法，对多旋翼飞行器飞行姿态研究具有借鉴意义，有利于对多旋翼飞行器飞行控制系统设计，从而保证多旋翼飞行器飞行的稳定性与安全性。关键词：运动捕捉；

6、多旋翼飞行器；姿态分析；姿态仿真；数据驱动AbstractAbstractMulti-rotoraircrafthasbeenwidelyusedinmanyfields,suchassurveillance,emergencyrescueanddisasterrelief,agriculturalproduction,butitalsohassomeproblems,likecomplexoperation,flightattitudeinstability,andlowsafety.Thispapermakesastud

7、yonfour-rotoraircraft,throughthedatacollection,attitudeanalysis,andmotionsimulation.Themainresearchcontentsincludefollowingaspect:(1)Itdescribesthecurrentresearchofthemulti-rotortechnologyandinertialmotioncapturetechnologyathomeandabroad.Onthebasis,itproposesametho

8、dtousetheinertialmotioncapturesensorstocollectthefour-rotor’sattitudedata,andanalyzethecollectdataindetail.(2)Accordingtothekinematicsmodelofthef