無人機飛行模擬仿真平臺設(shè)計

摘要：

為提高飛行控制算法的研發(fā)效率,降低研發(fā)成本,基于數(shù)字孿生技術(shù)設(shè)計一個無人機硬件在環(huán)飛行模擬仿真平臺。從幾何、物理和行為3個方面研究無人機數(shù)字模型構(gòu)建方法,將物理實體以數(shù)字化方式呈現(xiàn)。設(shè)計一種多元融合場景建模法,依據(jù)屬性相似歸一原則進行建筑物劃分,編制建模規(guī)則,研究曲面數(shù)量優(yōu)化方法,在虛幻4引擎(unrealengine4,UE4)中整合建筑物模型和高程圖,創(chuàng)建真實地形地貌的三維可視化飛行場景。以四旋翼無人機F450為例,與飛行試驗的對比結(jié)果表明,該平臺滿足了飛行模擬的實時性和穩(wěn)定性要求,跟蹤曲線誤差小于2%,對后續(xù)控制算法優(yōu)化和復(fù)雜應(yīng)用場景試飛具有重要的應(yīng)用價值。

摘要和關(guān)鍵詞還是可以好好讀一下 學(xué)習(xí)下怎么寫

關(guān)鍵詞

四旋翼;數(shù)字孿生;飛行模擬;多元融合;可視化仿真

引言：

引言 分為經(jīng)典的三段

隨著全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感等技術(shù)的迅速發(fā)展,無人機除應(yīng)用于傳統(tǒng)的航拍攝影、農(nóng)業(yè)植保、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域,近年來還被廣泛應(yīng)用于地形測繪、物資運輸、應(yīng)急救援等領(lǐng)域[1]。無人機的功能和應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,實際飛行時所面臨的環(huán)境也愈加復(fù)雜。無人機開發(fā)過程中常需對飛機性能和品質(zhì)進行全面測試,在真實火場、災(zāi)區(qū)、人流量大等復(fù)雜環(huán)境中不僅難以進行,且要耗費大量人力和物力[2]。為了縮短研發(fā)周期,降低成本,研制一種能模擬復(fù)雜環(huán)境的沉浸式飛行模擬仿真平臺就顯得尤為重要。

這是第一段 介紹意義

近年來,國內(nèi)外針對無人機飛行模擬仿真的研究開展了大量工作,主要采用數(shù)字仿真和半物理仿真。蘇奔[3]設(shè)計無人機全數(shù)字仿真模型,仿真方法成本低、操作簡單,但仿真數(shù)據(jù)可信度不高。鄭航[4]用Simulink建立動力學(xué)模型,用六自由度實物轉(zhuǎn)臺實時展示四旋翼無人機真實飛行姿態(tài),增強了數(shù)據(jù)可信度,能較真實模擬實際飛行狀況,但缺乏視景仿真。蔣祎等[5]建立小型多旋翼無人機六自由度動力學(xué)模型和運動學(xué)模型,使用JMAVSim建立可視化半實物仿真系統(tǒng)。Xian等[6]用慣性導(dǎo)航傳感器實物取代數(shù)字模擬傳感器,構(gòu)建飛行模擬仿真
平臺,采用FlightGear和GoogleEarth可視化方法展示四旋翼無人機的方位和飛行軌跡。Nguyen等[7]開發(fā)了一個用于測試四旋翼無人機半實物仿真系統(tǒng)通信安全的中間件,用Gazebo軟件實現(xiàn)四旋翼無人機模型的三維可視化。

這是第二段 ，xxx 做了 xxx

綜上,目前無人機仿真技術(shù)主要圍繞無人機的動力學(xué)和運動學(xué)模型進行構(gòu)建,無人機可視化問題沒有很好的解決,可視化仿真過程中使用的JMAVSim、FlightGear和Gazebo等仿真軟件缺乏沉浸性和交互性,無法為復(fù)雜飛行控制算法研究提供有效支持。

這一段明顯是為了寫論文而寫的，說別人不好的

現(xiàn)以四旋翼無人機為研究對象,依托數(shù)字孿生技術(shù)[8]建立揭示四旋翼動力特性的數(shù)字模型,研究基于虛幻4引擎(unrealengine4,UE4)的虛擬場景開發(fā)技術(shù),在高度逼真的三維虛擬未知、復(fù)雜環(huán)境下測試無人機數(shù)字模型感知周圍復(fù)雜環(huán)境及避障性能,為無人機航跡定位與跟蹤算法優(yōu)化控制研究提供平臺支撐。

最后一段 ，自己研究的必要性

目錄結(jié)構(gòu)：

有的時候目錄接是要比正文更加重要

• 1 無人機飛行模型仿真系統(tǒng)架構(gòu)
• 2 F450 無人機數(shù)字模型
• • 2.1 幾何模型
• • 2.2 物理數(shù)學(xué)模型
• 3 三維虛擬場景的映射
• • 3.1 精細化建模
• • 3.2 大范圍建模
• 4 實驗與性能分析
• • 4.1 實驗環(huán)境與配置
• • 4.2 虛擬場景沉浸與交互性能測試
• • 4.3 飛行姿態(tài)重現(xiàn)功能測試
• 5 結(jié)論

配圖

這些都是很容易實現(xiàn)的點，
串級PID我決定可以給個公式 …

結(jié)論

然后看結(jié)論，好神奇，
雖然沒人教過我怎么看論文
，但我的心告訴我
該怎么去看一篇論文

于UE4和MATLAB/Simulink從幾何、物理和行為等方面構(gòu)建的無人機數(shù)字模型,實現(xiàn)物理實體的數(shù)字化映射。針對傳統(tǒng)單一3dsMax建模方法速
度過慢,提出的多元融合場景建模法,在UE4中實現(xiàn)了多種建筑物三維模型的整合,創(chuàng)建了真實地形地貌的三維虛擬仿真環(huán)境,經(jīng)實驗驗證得出如下結(jié)論。
(1)虛擬場景沉浸性和交互性能良好,可為后期三維勘測、控制算法的優(yōu)化和復(fù)雜應(yīng)用場景試飛奠定基礎(chǔ)平臺。
(2)飛行實際曲線和期望曲線對比驗證了無人機數(shù)字模型和飛行模擬仿真平臺的有效性,數(shù)字模型能很好地執(zhí)行遙控器姿態(tài)控制指令,飛行航跡與期望的航跡高度吻合。

因為你是做一個仿真平臺，所以這些都是套話

公式

最后看公式，也是比較難的 需要理解的部分

螺旋槳的動力公式

感覺這個公式不是很難
PWM -> 角速度

四旋翼剛體運動學(xué)數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)模型
也不是很難