Thiết kế quadrotor với khả năng định vị bằng gps
Quadrotor is a type of unmanned aerial vehicles that has drawn much attention for research for its compact design and various potential applications.
To put into use effectively a quadrotor, it is necessary that the quadrotor navigate autonomously. For this reason, the main objective of this study is to design a quadrotor that can perform a pre-planned journey. This requires the utilization of Global Positioning System (GPS). In order to achieve this goal, quadrotor has been designed and a few GPS receivers have been experimented for with static and dynamic accuracy analysis. An appropriate GPS receiver module has been choosen and the quadrotor has been able to perform the planned journey autonomously. By integrating a camera and improving the accuracy of popular and low-priced GPS receiver modules, this study suggests various applications of quadrotors such as aerial image acquisition in a specific area, life rescue, earning warning and control of forest fire, etc.
Keyword: quadrotor, GPS
Title: Quadrotor Design for Autonomous GPS Navigation
TÓM TẮT
Quadrotor là một dạng máy bay không ngƣời lái đƣợc thu hút nhiều quan tâm nghiên cứu vì thiết kế nhỏ gọn và có tiềm năng ứng dụng cao. Tuy nhiên, để có thể ứng dụng hiệu quả, quadrotor cần có khả năng bay tự động. Vì vậy mục tiêu của đề tài là thiết kế một mô hình bay 4 cánh có thể bay ổn định tự động theo hành trình định sẵn. Điều này đòi hỏi phải ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu (GPS). Để thực hiện yêu cầu trên, mô hình quadrotor đƣợc thiết kế, một số máy thu GPS đƣợc kiểm tra độ chính xác trong các thí nghiệm tĩnh và động. Kết quả đã chọn đƣợc loại máy thu GPS phù hợp và máy bay đã có thể bay tự động theo hành trình định trƣớc. Với việc tích hợp máy ảnh và nâng cao độ chính xác của việc định vị thông qua GPS, đề tài mở ra nhiều ứng dụng của quadrotor nhƣ thu thập không ảnh trong khu vực định trƣớc, hỗ trợ trong công tác cứu hộ, phòng chống và cảnh báo cháy rừng, v.v.
NỘI DUNG:
THIẾT KẾ QUADROTOR VỚI KHẢ NĂNG ĐỊNH VỊ BẰNG GPS ................9
ABSTRACT ........................................................................................................9
TÓM TẮT ...........................................................................................................9
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................... 10
1.1. Đặt vấn đề .......................................................................................... 10
1.2. Lịch sử vấn đề .................................................................................... 10
1.3. Mục tiêu và phạm vi đề tài ................................................................. 10
1.4. Hƣớng giải quyết vấn đề .................................................................... 10
1.5. Cấu trúc bài báo ................................................................................. 11
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................... 12
2.1. TÌM HIỂU VỀ QUADROTOR .......................................................... 12
2.1.1 Quadrotor là gì? ............................................................................. 12
2.1.2 Điều khiển quadrotor...................................................................... 12
2.1.3 Tìm hiểu về mô hình động lực học [13] .......................................... 14
2.1.4 Mô hình tính toán khí động học ...................................................... 19
2.2. TỔNG QUAN VỀ GPS [14] .............................................................. 20
2.2.1 Giới thiệu về GPS .......................................................................... 20
2.2.2 Độ chính xác và nguyên lý hoạt động của GPS .............................. 21
2.2.2.1 Độ chính xác của máy thu GPS ............................................. 21
2.2.2.2 Nguyên lý hoạt động của máy thu GPS ................................. 21
2.2.3 Tín hiệu GPS.................................................................................. 23
2.2.4 Nguồn lỗi của tín hiệu GPS ............................................................ 23
CHƢƠNG 3: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................ 25
3.1. THIẾT KẾ MÔ HÌNH BAY QUADROTOR ..................................... 25
3.1.1 Tính toán các thông số chế tạo ....................................................... 25
3.1.2 Các thành phần cấu tạo nên quadrotor ............................................ 25
3.1.2.1 Động cơ ................................................................................ 25
3.1.2.2 Bộ điều tốc: .......................................................................... 27
3.1.2.3 Cánh quạt:............................................................................. 28
3.1.2.4 Bộ điều khiển từ xa ............................................................... 28
3.1.2.5 PIN ....................................................................................... 29
3.1.2.6 GPS ...................................................................................... 30
3.1.2.7 Mạch điều khiển ................................................................... 33
3.1.3 Thiết kế mô hình bay quadrotor...................................................... 37
3.1.3.1 Khung mô hình ..................................................................... 37
3.1.3.2 Sơ đồ kết nối quadrotor ......................................................... 39
3.1.4 Nạp và chỉnh sửa chƣơng trình cho mô hình .................................. 41
3.1.4.1 Phần mềm Mission Planner ................................................... 41
3.1.4.2 Tùy chỉnh thông số cho quadrotor ......................................... 42
3.2. MỘT SỐ THÍ NGHIỆM VỀ QUADROTOR VÀ GPS ...................... 47
3.2.1 Thí nghiệm tĩnh GPS ...................................................................... 47
3.2.1.1 Mục tiêu và bố trí thí nghiệm ................................................ 47
3.2.1.2 Cách thức thực hiện .............................................................. 48
3.2.1.3 Kết quả ................................................................................. 49
3.2.2 Thí nghiệm động với GPS .............................................................. 53
3.2.2.1 Mục tiêu và bố trí thí nghiệm ................................................ 53
3.2.2.2 Cách thức thực hiện .............................................................. 53
3.2.2.3 Kết quả ................................................................................. 54
3.2.3 Thí nghiệm bay theo hành trình với GPS uBlox Neo 6P ................. 54
3.2.3.1 Mục tiêu và bố trí thí nghiệm ................................................ 54
3.2.3.2 Cách thức thực hiện .............................................................. 55
3.2.3.3 Kết quả ................................................................................. 58
3.3. KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .......................................... 59
3.3.1 KẾT LUẬN ................................................................................... 59
3.3.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN ................................................................. 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO .
Quadrotor is a type of unmanned aerial vehicles that has drawn much attention for research for its compact design and various potential applications.
To put into use effectively a quadrotor, it is necessary that the quadrotor navigate autonomously. For this reason, the main objective of this study is to design a quadrotor that can perform a pre-planned journey. This requires the utilization of Global Positioning System (GPS). In order to achieve this goal, quadrotor has been designed and a few GPS receivers have been experimented for with static and dynamic accuracy analysis. An appropriate GPS receiver module has been choosen and the quadrotor has been able to perform the planned journey autonomously. By integrating a camera and improving the accuracy of popular and low-priced GPS receiver modules, this study suggests various applications of quadrotors such as aerial image acquisition in a specific area, life rescue, earning warning and control of forest fire, etc.
Keyword: quadrotor, GPS
Title: Quadrotor Design for Autonomous GPS Navigation
TÓM TẮT
Quadrotor là một dạng máy bay không ngƣời lái đƣợc thu hút nhiều quan tâm nghiên cứu vì thiết kế nhỏ gọn và có tiềm năng ứng dụng cao. Tuy nhiên, để có thể ứng dụng hiệu quả, quadrotor cần có khả năng bay tự động. Vì vậy mục tiêu của đề tài là thiết kế một mô hình bay 4 cánh có thể bay ổn định tự động theo hành trình định sẵn. Điều này đòi hỏi phải ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu (GPS). Để thực hiện yêu cầu trên, mô hình quadrotor đƣợc thiết kế, một số máy thu GPS đƣợc kiểm tra độ chính xác trong các thí nghiệm tĩnh và động. Kết quả đã chọn đƣợc loại máy thu GPS phù hợp và máy bay đã có thể bay tự động theo hành trình định trƣớc. Với việc tích hợp máy ảnh và nâng cao độ chính xác của việc định vị thông qua GPS, đề tài mở ra nhiều ứng dụng của quadrotor nhƣ thu thập không ảnh trong khu vực định trƣớc, hỗ trợ trong công tác cứu hộ, phòng chống và cảnh báo cháy rừng, v.v.
NỘI DUNG:
THIẾT KẾ QUADROTOR VỚI KHẢ NĂNG ĐỊNH VỊ BẰNG GPS ................9
ABSTRACT ........................................................................................................9
TÓM TẮT ...........................................................................................................9
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................... 10
1.1. Đặt vấn đề .......................................................................................... 10
1.2. Lịch sử vấn đề .................................................................................... 10
1.3. Mục tiêu và phạm vi đề tài ................................................................. 10
1.4. Hƣớng giải quyết vấn đề .................................................................... 10
1.5. Cấu trúc bài báo ................................................................................. 11
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................... 12
2.1. TÌM HIỂU VỀ QUADROTOR .......................................................... 12
2.1.1 Quadrotor là gì? ............................................................................. 12
2.1.2 Điều khiển quadrotor...................................................................... 12
2.1.3 Tìm hiểu về mô hình động lực học [13] .......................................... 14
2.1.4 Mô hình tính toán khí động học ...................................................... 19
2.2. TỔNG QUAN VỀ GPS [14] .............................................................. 20
2.2.1 Giới thiệu về GPS .......................................................................... 20
2.2.2 Độ chính xác và nguyên lý hoạt động của GPS .............................. 21
2.2.2.1 Độ chính xác của máy thu GPS ............................................. 21
2.2.2.2 Nguyên lý hoạt động của máy thu GPS ................................. 21
2.2.3 Tín hiệu GPS.................................................................................. 23
2.2.4 Nguồn lỗi của tín hiệu GPS ............................................................ 23
CHƢƠNG 3: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................ 25
3.1. THIẾT KẾ MÔ HÌNH BAY QUADROTOR ..................................... 25
3.1.1 Tính toán các thông số chế tạo ....................................................... 25
3.1.2 Các thành phần cấu tạo nên quadrotor ............................................ 25
3.1.2.1 Động cơ ................................................................................ 25
3.1.2.2 Bộ điều tốc: .......................................................................... 27
3.1.2.3 Cánh quạt:............................................................................. 28
3.1.2.4 Bộ điều khiển từ xa ............................................................... 28
3.1.2.5 PIN ....................................................................................... 29
3.1.2.6 GPS ...................................................................................... 30
3.1.2.7 Mạch điều khiển ................................................................... 33
3.1.3 Thiết kế mô hình bay quadrotor...................................................... 37
3.1.3.1 Khung mô hình ..................................................................... 37
3.1.3.2 Sơ đồ kết nối quadrotor ......................................................... 39
3.1.4 Nạp và chỉnh sửa chƣơng trình cho mô hình .................................. 41
3.1.4.1 Phần mềm Mission Planner ................................................... 41
3.1.4.2 Tùy chỉnh thông số cho quadrotor ......................................... 42
3.2. MỘT SỐ THÍ NGHIỆM VỀ QUADROTOR VÀ GPS ...................... 47
3.2.1 Thí nghiệm tĩnh GPS ...................................................................... 47
3.2.1.1 Mục tiêu và bố trí thí nghiệm ................................................ 47
3.2.1.2 Cách thức thực hiện .............................................................. 48
3.2.1.3 Kết quả ................................................................................. 49
3.2.2 Thí nghiệm động với GPS .............................................................. 53
3.2.2.1 Mục tiêu và bố trí thí nghiệm ................................................ 53
3.2.2.2 Cách thức thực hiện .............................................................. 53
3.2.2.3 Kết quả ................................................................................. 54
3.2.3 Thí nghiệm bay theo hành trình với GPS uBlox Neo 6P ................. 54
3.2.3.1 Mục tiêu và bố trí thí nghiệm ................................................ 54
3.2.3.2 Cách thức thực hiện .............................................................. 55
3.2.3.3 Kết quả ................................................................................. 58
3.3. KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .......................................... 59
3.3.1 KẾT LUẬN ................................................................................... 59
3.3.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN ................................................................. 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO .


.png)
%20(1).png)
.png)
%20(1).png)
.png)
.png)


Không có nhận xét nào: