小型四旋翼飞行器集群协作实验平台设计

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1、硕士学位论文小型四旋翼飞行器集群协作实验平台设计DesignofMulti·—AgentTest·-BedforSmallScaleQuadrotors作者姓名：萱垩坚学科、专业：控制理论与控制工程学号：21009182指导教师：昱返主完成日期：麴13』大连理工大学DalianUniversityofTechnology㈣IIIIIlUllIIIIIIllIIIllllIIIIIIIl788㈣0一Y241大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论

2、文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：{}些里笙塑氐垒鱼理型整赵臼盎鲜盛擅肇pq当L作者签名：凇日期：型!三年上月上日大连理工大学硕士学位论文摘要无人飞行器(UAV)协作技术是目前分布式人工智能的一个热点研究领域，具有广泛的应用前景。协作技术研究中的关键技术包括：动态环境约束下的路径冲突预测方法、集群协同条件下的动态任务分配策略以及集群通信机制。协作技术研究中多使用软件模拟仿真对理论和

3、方法进行评估验证，而缺少实际环境下的性能测试；针对上述问题，本文综合运用现有研究结果，设计了一套基于小型四旋翼飞行器的协作实验平台，为协作技术研究中的关键算法提供物理测试环境。实验平台由自行设计的四旋翼飞行器、任务协作系统以及远程服务器三大部分组成。四旋翼飞行器的惯性测量单元由低成本的MEMS惯性元件组成，采用基于方向余弦矩阵的姿态测量算法；任务协作系统由搭载Linux系统的微型嵌入式硬件平台RaspberryPi和运行在Linux操作系统之上的定制软件组成，负责完成任务调度、白组网络路由维护等功能；远程服务器主要是为方便实验数据观测和记录而设计的，由任务管理器

4、、实时状态显示以及通信接口三个模块组成。论文最后是对多飞行器协作实验平台进行功能验证。首先对四旋翼飞行器的惯性测量单元进行了静态测试和跟踪测试；进而是对实验平台所采用的路由协议进行数据包分组投递率、端到端延时以及路由负载等测试，以验证自组织网络性能；最后是针对整个平台系统进行了多飞行器的编队飞行实验。关键词：多机协作；四旋翼飞行器；路由协议；惯性测量小型四旋翼飞行器集群协作实验平台设计DesignofMulti-·AgentTest--BedforSmallScaleQuadrotorsAbstractTheUnmannedAerialVehiclescoord

5、inationiSpopularindomainsofdistributedartificialintelligence，Whichcanbeappliedinmanyareas．ThemainstudyofMulti．Agentfocuson：Thestrategiesofautonomoustaskallocationandprosecutionindynamicenvironment，Theoptimizationofthestatepredictionforcollisiondetection．andAd．Hocnetwork．InMulti-Agent

6、research，Theproposedtheoriesandmethodsareusuallyverifiedbysoftwaresimulation，LackofPerformance．Testsundertheactualsystem．Accordingtotheaboveproblem，ThispaperdesignanMulti-Agenttest-bedforSmallScaleQuadrotorsbaseonintegratedapplicationofexistingresearchresults，toprovidethephysicaltest

7、environmentforalgorithmresearch．TheMulti—Agenttest—bedarecomposedofsmallscalequadrotors，collaborationsystemandaremoteserver．TheinertialmeasurementunitofquadrotorsisbaseonMicroElectroMechanicalSystems，whichcanfigureouttheattitudeofthevehiclebyusingadirectioncosinematrix(DCM)．Thetaskco

8、llaborations