一种医疗急救多旋翼无人机系统的设计
无人机应用知识：无人机多旋翼控制系统分析与设计
无人机应用知识：无人机多旋翼控制系统分析与设计随着无人机技术的发展和应用领域的扩大，无人机控制系统及其相关技术已经成为无人机研究和应用中不可或缺的一部分。
本文旨在分析和探讨无人机多旋翼控制系统的基本原理、工作过程以及相关的设计方法和技巧。
一、多旋翼控制系统基本原理多旋翼无人机控制系统可以分为四个部分：传感器、控制器、执行机构和电源。
其中传感器负责获取无人机的运动状态数据，控制器则根据传感器数据计算出运动控制信号，执行机构负责根据控制信号对无人机进行控制，电源则提供控制系统和执行机构所需的能量。
在多旋翼控制系统中，最基本的控制方式是PID控制。
PID控制根据当前偏差量，即参考信号和实际输出的差值，通过比例积分微分计算出控制信号，然后输出给执行机构对无人机进行动态调整。
二、多旋翼控制系统工作过程在多旋翼无人机起飞时，传感器系统通过加速度计、陀螺仪等获取无人机的各项运动参数，控制器则根据这些传感器数据计算出控制信号，通过电调控制无人机电机工作，从而完成飞行动作。
控制器系统根据预设好的姿态角和控制策略计算出欲输出的控制信号，该控制信号会载波调制，以无线电的方式传输给无人机上面的电调（电调是用于调节电机的电压、电流和功率，控制电机加减速的装置），电调接收到控制信号后再将处理后的指令信号传递给电机，从而实现对无人机运动状态的调整。
三、多旋翼控制系统设计方法与技巧1、传感器选择：重要的无人机传感器包括加速度计、陀螺仪、罗盘等。
这些传感器需要具备高精度、高稳定性、低功耗等特点，才能保证控制系统的准确性和鲁棒性。
2、控制器算法优化：为了更好的控制无人机，需要考虑采用更加高效、准确的PID算法。
一般来说，需要优化参数、增加控制算法等方法来提升控制算法的性能。
3、执行机构选择：执行机构包括电机、电调等。
需要考虑其所需要的功率、重量、响应速度等因素，以及相关的信号输入接口和管理软件等因素，才能满足无人机的特定需求。
4、系统稳定性：为了保证无人机控制系统的稳定性，需要对传感器、控制器和执行机构等部分进行调试和验证。
一种可扩展旋翼的多功能三旋翼无人机[实用新型专利]
![一种可扩展旋翼的多功能三旋翼无人机[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/6d373227eef9aef8941ea76e58fafab069dc4470.png)
专利名称：一种可扩展旋翼的多功能三旋翼无人机
专利类型：实用新型专利
发明人：林浩川,戴无忌,李子阳,王家睿,卓兆梁,陈昱,王弈翔,韦欢夏,刘铭基,王宏宇,崔宇铭,罗晨,赵梓皓,吕婧婧,
崔文一,贾青
申请号：CN202121986467.X
申请日：20210823
公开号：CN215851872U
公开日：
20220218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种可扩展旋翼的多功能三旋翼无人机，包括三个旋翼，三个旋翼分别安装在三个可扩展收回的旋翼支架上，三个旋翼支架中两两之间夹角为120°，旋翼支架的一端通过传动机构连接至升降机构。
其中，传动机构由电动机驱动，从而分别带动旋翼支架发生移动、升降架上升下降。
与现有技术相比，本实用新型能够实现旋翼支架的扩展及收回，由此增大无人机飞行时受力面积、从而提高飞行稳定性；同时在非工作状态下有效减小无人机占用空间、便于收纳整理，此外，升降机构上安装的功能设备也随旋翼支架的扩展收回而上升下降，且功能设备能够进行可拆卸安装更换，进一步拓展了无人机应用的多功能性。
申请人：同济大学
地址：200092 上海市杨浦区四平路1239号
国籍：CN
代理机构：上海科盛知识产权代理有限公司
代理人：叶敏华
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多旋翼无人机远程控制实践- 习题及答案汇总 全权 第1--8章 绪论 --- 避障控制器设计实验
第1章绪论一、填空题1.按飞行环境和工作方式的不同，飞行器可以分为航空器、航天器、火箭和导弹。
2.无人驾驶飞机是由动力驱动、机上无人驾驶的航空器，简称“无人机”。
3.多旋翼主要有两种控制方式：半自主控制方式和全自主控制方式。
4.直升机有四个控制输入，分别是一周期变距杆、总距操纵杆、航向、油门。
5.无论从教育还是科研的角度来看，多旋翼系统都是一个非常好的研究对象。
二、简答题1.“无人机”与“航模”之间有什么区别？答：（1）组成不同。
一般来说，小型无人机的组成比航模更复杂。
无人机系统由机架、动力系统、自驾仪、任务系统、通信链路系统和地面站等组成。
航模主要包括机架、动力系统、简单的自稳系统、遥控器及接收系统等。
⑵操控方式不同。
无人机是由机载电脑自动控制或者是由地面或其他飞机上的飞行器操纵人员远程控制，而航模一般由操纵人员遥控操纵实现飞行。
（3）用途不同。
无人机更偏向于军事用途或民用特种用途，一般用来执行特殊任务。
而航模更接近于玩具。
2.简述多旋翼系统的特点和未来研究需求。
答：（1）多旋翼除了能够由自驾仪自主控制飞行，还能由操作员通过地面站或者遥控器（对应于信息与通信工程学科》进行远程控制。
因此，我们希望通信链路安全可靠，并且不被黑客攻破。
此外,还有研究者通过检测通信链路来追踪遥控多旋翼的操作员，从而查处违法飞行。
（2）多旋翼本身涉及很多电子设备（对应于电子科学与技术学科）。
我们希望电子电路稳定可靠，不受外界电磁辐射影响。
同时希望机载嵌入式处理器具有更丰富的计算资源，功耗和重量越小越好。
（3）多旋翼系统需要软件环境来运行控制算法（对应于计算机科学与技术学科）,一般需要实时操作系统（RCaI-TimeOperatingSytem,RTOS）来提供软件运行环境并提供与机载硬件通信的接口。
例如，著名的开源自驾仪软件PX4运行在-一个轻量级实时操作系统Nuttx之上。
（4）在多旋翼设计上，需要考虑材料、布局和结构（对应于力学、机械工程学科），还要考虑动力系统选型（对应于力学、电气工程学科）等。
涵道共轴多旋翼无人机设计研究
692023年4月上 第07期 总第403期工艺设计改造及检测检修China Science & Technology Overview的外围增加涵道，通过涵道减小不同轴上的气动干扰。
1.旋翼系统设计1.1 桨叶设计由于本文主要为验证共轴双旋翼式无人机旋翼系统的悬停状态下这种影响最为强烈[1]；下旋翼对上旋翼的影响主要是流态的影响，其影响较小，和单旋翼的状态相差不多。
考虑到这些气动干扰，在对共轴多旋翼进行气动分析时就不能使用叶素理论及滑流理论，应采用涡流理论，计收稿日期：2022-10-09作者简介：李沂霏（1991—），男，云南昭通人，硕士研究生，助教，研究方向：旋翼动力学。
涵道共轴多旋翼无人机设计研究李沂霏 沈志华 王道榆 杨卫东（南通职业大学，江苏南通 226000）摘 要：多旋翼无人机凭借其较高的稳定性及操纵性，应用领域越来越广泛，但在广泛的应用中，也暴露出一些问题，螺旋桨无法改变桨距，使得其气动效率低于直升机旋翼，又加上多个螺旋桨相距较近，会产生较为严重的气动干扰，进一步降低了它的气动效率。
本文设计了一种涵道共轴多旋翼无人机系统，通过固定涡系理论，验证了其可行性，与当前的多旋翼无人机相比，具有一定的气动优势，可进一步进行相关研究。
712023年4月上 第07期 总第403期工艺设计改造及检测检修China Science & Technology Overview下旋翼只有一部分面积处于上旋翼的滑流里，但上旋翼则完全处在下旋翼的滑流里，在处理过程中，认为共轴旋翼系统的滑流边界和单旋翼结构是一致的[4]，因此，直接使用单旋翼的滑流边界带入到本计算中，进一步减轻计算难度，通过计算验证，发现这样处理带来的误差不大，可以接受。
对于前飞情况，考虑到环量沿方位角变化，将环量表示成Fourier 级数的形式，并取到一阶。
011cos sin c s θθΓ=Γ+Γ+Γ （15）Abstract:Multi rotor UAV has been used more and more widely due to its high stability and maneuverability. However,some problems have also been exposed in the extensive application. The propeller cannot change the pitch, which makes its aerodynamic efficiency lower than that of the helicopter rotor. In addition, multiple propellers are close to each other, which will produce more serious aerodynamic interference, further reducing its aerodynamic efficiency. In this paper, a ducted coaxial multi rotor UAV system is designed, and its feasibility is verified by the fixed vortex system theory. Comparedwith the current multi rotor UAV , it has certain aerodynamic advantages, which can be further studied.Key words:coxial;fixed vortex;rotor;multirotor。
多旋翼无人机系统的组成
池负责供电，机架将所有的零件固定在一起。 下面以大疆筋斗云DJI S1000+为例进行介绍。
1．机身和起落架 图2.3 DJI S1000+飞行器
机身由中心板、机臂（包含电机、电调和螺旋桨）、智能起 落架等组成。
图2.4 DJI S1000+飞行器中心板
• 专业多旋翼航拍飞行器的机身和起落架多 用强度高而重量轻的碳纤维复合材料制作。
• 无刷电机的一个重要参数是KV值，它是指电机 输入电压每提高1伏特，电机空载转速提高的 量。例如大疆的DJI 4114电机的KV值是 400prm/V，即说明电机空载情况下加1伏特电 压转速为每分钟400转，2伏特电压每分钟800 转，依此类推。同型号电机(比如都是4114)低 KV值比高KV值提供的扭力大，类似于汽车一挡 的速度虽然慢，但是爬坡更容易。但是低KV值 需要配大螺旋桨，如果搭配不合适会造成严重 的反扭现象。另外，像电机重量、最大拉力、 最大起飞重量等也是无刷电机重要参数。
• 外转子无刷电机的命名原则，各个厂家有所不同，有以电机定子的直 径和高度来命名，也有以电机的直径和高度来命名。多旋翼无人机所 用的电机大多都是以电机定子的直径与高度来命名。例如大疆的DJI 4114电机，指的是该电机定子直径41MM，定子高度14MM。
图2.7 DJI 4114电机和桨夹
图2.8 无刷电机定子和转子
图2.10 桨叶的剖面和飞机机翼的升 力原理
图2.11 两叶浆和三叶浆
• 螺旋桨有2、3或4个桨叶,一般桨叶数目越多吸收功率越大。多 旋翼飞行器的螺旋桨一般使用两叶浆，同电机类似，螺旋桨也 有如8045, 9047等4位数字标示，前面2位代表螺旋桨的直径，也 就是长度，单位是英寸。但是要注意，9047是直径9英寸螺旋浆， 而1045是直径10英寸螺旋浆。后面两位数是指几何螺距，螺距 原指螺纹上相邻两牙对应点之间的轴向距离，可以理解为螺丝 转动一圈前进的距离。而螺旋桨的螺距是螺旋桨在固体介质内 无摩擦旋转一周所前进的距离。简单来说可以理解为螺旋桨桨 叶的“倾斜度”，螺距标称越大倾斜度越大。螺旋桨长度和螺 距越大，所需要的电机或发动机级别就越大。螺旋桨的长度越 大，某种程度上能够保证飞机俯仰稳定性越高，螺距越大飞行 速度越快。四轴飞行器为了抵消螺旋桨的自旋，相邻的螺旋桨 旋转旋转的叫正桨（CW）、逆时针旋转的是反桨（CCW）。 安装的时候一定记得无论正反桨有字的一面是向上的。
《基于升力反馈的多旋翼无人机机动飞行控制研究》
《基于升力反馈的多旋翼无人机机动飞行控制研究》一、引言随着无人机技术的快速发展，多旋翼无人机因其灵活性和稳定性成为了研究热点。
在多旋翼无人机的控制系统中，机动飞行控制是关键技术之一。
升力反馈作为提高无人机机动飞行控制性能的重要手段，受到了广泛关注。
本文将基于升力反馈，对多旋翼无人机的机动飞行控制进行研究，旨在提高无人机的控制精度和稳定性。
二、多旋翼无人机概述多旋翼无人机是一种通过多个旋翼产生升力和动力的无人机。
其结构简单、飞行稳定，广泛应用于航拍、物流运输、环境监测等领域。
多旋翼无人机的飞行控制主要依靠姿态解算和速度控制两大环节，其中，姿态解算对于维持无人机的稳定性和实现机动飞行具有重要意义。
三、升力反馈的原理与作用升力反馈是通过测量无人机产生的升力大小，将其实时反馈到控制系统中，以提高无人机的飞行控制性能。
升力与无人机的姿态和速度密切相关，通过升力反馈可以实时监测无人机的飞行状态，从而实现对无人机的精确控制。
升力反馈的作用主要体现在以下几个方面：1. 提高稳定性：通过实时监测升力变化，可以及时发现无人机的姿态变化，从而迅速调整飞行姿态，提高无人机的稳定性。
2. 增强机动性：在实现稳定飞行的基础上，通过调整升力大小和分配，可以实现对无人机机动的快速响应和精确控制。
3. 优化能源效率：通过合理分配升力，可以在保证飞行稳定性的同时，降低能耗，优化能源效率。
四、基于升力反馈的多旋翼无人机机动飞行控制策略基于升力反馈的多旋翼无人机机动飞行控制策略主要包括以下步骤：1. 姿态检测：通过传感器实时检测无人机的姿态信息，包括滚转角、俯仰角和偏航角等。
2. 升力测量：测量无人机产生的升力大小，并将其与期望值进行比较。
3. 控制策略制定：根据比较结果，制定相应的控制策略，调整无人机的旋翼转速，以改变升力大小和分配。
4. 执行与反馈：将控制策略发送到无人机执行机构，同时将执行结果反馈到控制系统，形成闭环控制。
五、实验与分析为了验证基于升力反馈的多旋翼无人机机动飞行控制策略的有效性，我们进行了实验分析。
多旋翼无人机室内视觉循迹系统设计
2019.13科学技术创新-89-多旋翼无人机室内视觉循迹系统设计余海洋吴亚昆周梦（河南科技大学机电工程学院，河南洛阳471003）摘要：多旋翼无人机是一种运用广泛，操作灵活，可垂直升降的空中机器人。
为了实现室内定位与物体自主识别跟踪功能，本文设计了一种基于视觉的多旋翼无人机。
该种空中机器人通过OpenMV获取视觉信息，并使用超声波传感器进一步获取实时的数据信息,从而准确定位空间位置并明确循迹任务。
通过对系统硬件和软件的优化设计，对实时位置数据、姿态数据等相关数据进行分析和处理，实现多旋翼无人机室内视觉循迹的目的。
本文分别对其系统硬件，系统软件和循迹导航系统等进行了具体介绍，实验表明该种无人机能更好的完成室内循迹任务。
关键词：多旋翼无人机;视觉识别；定位中图分类号:V279,V249文献标识码:A文章编号:2096-4390（2019）13-0089-021概述无人机别名空中机器人。
近几年来，作为空中机器人中的一种，多旋翼无人机发展迅速，成为研究热点。
国内外各类机器人竞赛都不同程度地增加了旋翼无人机自主飞行的项目，受到行业相关者的广泛关注。
众所周知，如何实现自主定位、寻找目标与目标跟随等复杂功能是无人机识别跟踪的关键。
但是目前无人机在室内及电磁环境较差的空间内飞行无法依靠GPS定位，对于小范围的目标搜寻仍存在很大困难。
如何实现视觉识别，在室内平稳而有效的完成循迹任务，是目前面临重大技术问题。
针对此种情况,我们设计了一种适配性强，应用范围广的基于视觉循迹的多旋翼无人机，通过各个系统模块对相关数据的分析处理，更好的完成循迹任务。
循迹系统的进一步优化，对于优化搜寻工作等具有重要意义。
2系统总体设计系统总体设计图如图1所示，视觉信息的获取由OpenMV完成.Arduino整合OpenMV和超声波传感器的数据信息，然后通过计算得到多旋翼无人机的空间信息和循迹任务信息，然后通过PID计算得到合适的油门THR、方向YAW、俯仰PITCH.横滚ROLL这四个通道的输出值以实现控制无人机循迹的目标，然后将以上四个数值按比例换算为PWM值输入飞控接收端以完成对飞控的控制.剩下的姿态控制交给已经十分成熟的飞控来完成。
一种多旋翼无人机算法验证与调参系统及其使用方法[发明专利]
![一种多旋翼无人机算法验证与调参系统及其使用方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/774f0167d4d8d15abf234e30.png)
专利名称：一种多旋翼无人机算法验证与调参系统及其使用方法
专利类型：发明专利
发明人：薛文涛,陶少俊,朱雷,陈浩,叶辉,杨晓飞,朱志宇
申请号：CN202010503736.6
申请日：20200605
公开号：CN111959819A
公开日：
20201120
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种多旋翼无人机算法验证与调参系统，包括：相互通信连接的实验平台与计算机；所述实验平台包括：底座，竖直设置在所述底座上的一端设有万向节的支撑杆，中部与万向节连接的转台，所述转台上放置无人机机体，在高度环调参时所述无人机机体两侧的所述底座上各竖有一根定高杆，两根所述定高杆顶端通过限高件连接；计算机，用于设置无人机机体基本参数、模拟环境参数，监控无人机机体状态，根据控制方法控制无人机机体运动。
本发明可在姿态、定高两种飞行模式下，分别验证姿态和位置控制方案的正确性。
申请人：江苏科技大学
地址：212003 江苏省镇江市梦溪路2号江苏科技大学科技处
国籍：CN
代理机构：南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：徐澍
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• 173•为解决发生自然灾害时传统救援时效慢，机动性差，成本大等问题，本文提出并设计了一种医疗急救多旋翼无人机。
该医疗急救多旋翼无人机基于Pixhawk v5飞控系统，由避障系统、急救箱系统、信号传输系统和地面站系统组成。
实验结果表明，该医疗急救多旋翼无人机能高效执行任务，快速投入救援，以及能适应外部恶劣环境，可在应急救援中发挥重要作用。
引言：由于我国地理构造的特殊性，特别是处于板块活动较为活跃的地区经常会发生自然灾害，从而导致各类险情，如地震及其引发的次生灾害等，急需急救设施设备和药品。
传统的医疗救援依靠人力和大型设备，容易受到外界因素影响，如灾害导致的道路中断，以及发生的次生灾害等因素限制不能及时进入灾区，从而错过了救援的黄金时间。
为解决这些问题，设计一款具有快速反应能力，不易受外界环境制约，以及低成本的多旋翼无人机（张峰，佟巍，周立冬，刘爱兵，国外救援无人机的发展现状：中国医疗设备，2016）有着重要的意义。
目前大多数无人机在救援中主要承担勘测，航拍等任务（刘宇，黄亮亮，赵丹妮，张琳，陈怡，基于无人机实时航拍数据的突发事件应急救援系统开发：科技视界，2015），能够搭载急救药品的旋翼无人机则很少。
本文设计开发了医疗急救多旋翼无人机系统，其可以克服道路阻断，自由快速部署，以及搭载需第一时间到达受灾地点的急救药品等。
该系统采用Pixhawk v5飞控平台，与其他闭源商业飞控大疆，零度对比，其更容易进行二次开发，冗余的传感器设计能更好的应对突发状况。
搭载的PX4 flow 光流模块可以在户外短时失去GPS 信号保持稳定的飞行状态，从而稳定地执行飞行任务。
多方位的超声波传感器能检测障碍物进行避障，增加无人机的可靠性，以及易操作性。
同时急救箱中有半导体芯片进行制冷，来满足某些对温度敏感急救药品。
本文设计的医疗急救多旋翼无人机系统有着较好的可靠性，在救援中能发挥重要的作用。
1.系统整体设计多旋翼无人机是一种通过内置算法程序控制，由外部无线电物理遥控器操作飞行的无人驾驶飞行器（杨阳，罗婷，唐伟革，张加雄，王鹤飞，多旋翼无人机在医学救援领域的应用研究：医疗卫生装备，2018），具有不受起飞场地限制，快速部署，操控灵活等特点，适合完成各类救援任务。
本文设计的医疗急救多旋翼无人机系统由无人机主体模块、地面控制端模块和急救箱模块组成，设计框图如图1所示。
（1）无人机主体模块。
医疗急救多旋翼无人机主体模块的机械结构由SolidWorks 设计，整机采用高强度碳纤维。
无人机主体模块包含多个子模块，其中，飞行控制系统模块完一种医疗急救多旋翼无人机系统的设计西南民族大学电气信息工程学院 赵荣贵 高 帅 赵祥禹 赵小红 石星喜成对各路传感器信号的采集，包括陀螺仪信号，加速计信号，气压计信号等，并通过内置飞行算法实现无人机的各种姿态飞行；电源模块提供供电服务；动力模块提供升力；光流模块提供无GPS 时视觉定位；超声波测距模块提供无人机提供避障服务。
图1 系统框图（2）地面控制端模块。
无线电遥控器通过对应接收机遥控医疗急救无人机；无线数传则通过Mavlink 协议用于地面站软件对无人机的控制，也可以测反馈无人机的飞行信息；图传用于实时查看现场情况。
（3）急救箱模块。
急救箱位于无人机腹部，其与无人机共用电源模块，通过降压板达到所需电压为半导体制冷片和温控器供电，其中温控器通过独立按键来调节温度，保存特殊药品，如血液和对温度敏感的急救药品等。
通过搭建以上模块，构成本文设计的医疗急救多旋翼无人机系统，其工作流程如图2所示。
图2 工作流程图当无人机上电后，飞控便会开始自检传感器状态是否正常，同时GPS 也会进行搜星，达到起飞条件后飞控指示灯会变为绿色。
此时通过Mavlink 协议可以将飞控的串行数据发给地面(Ground Control Station ，GCS)软件，地面站可以查看无人机的信息。
通过地面站技术人员操控可以自动起飞，自动降落等。
同时起飞前放入急救药品，并设置温度。
飞行途中超声波模块进行避障，降落时，光流模块提供精确的视觉定位。
当无人机到达目的地时通过图传看到药品被取出，即可起飞返回目的地。
• 174•2.系统主要模块设计2.1 PX4 flow光流模块户外救援对无人机定位可靠性有着较高的要求，但传统的GPS 遇到厚云层，强磁场和高山等都会对卫星信号产生影响。
视觉导航则不易受到这些外部因素影响，而且不同于激光雷达等传感器，其实时性较高，体积功耗小。
而光流法是视觉导航较高效的方法之一。
本文搭载算法可靠的PX4 flow 光流模块在医疗急救多旋翼无人机系统上，来提高无人机可靠性，降低风险。
计算光流值可以通过多种算法实现，经典算法有Horn Schunck Meth ，Lucas-Kanade Method 等（B.Herisse ，T.Hamel ，R.Mahony ，F.Russotto ，Landing a VTOL unmanned aerial vehicle on a moving platform using optical flow ：Transactions on Robotics ，2013）（B.Lucas ，T.Kanade ，An iterative image registration technique with an application to stereo vision ：Proceedings of Imaging Understanding Workshop ，1981），但是由于其算法需要较高的计算能力，因此算法实时性受到了一定限制。
本文采用块匹配法，其算法能力要求不高，适合在无人机使用。
其主要方法是进行特征点光流跟踪。
在连续帧中找到具有一样特征的像素块，如图3所示，块2可以匹配到块1，通过匹配标准，我们可以算出相对坐标差。
PX4 flow 采用SAD （Sum of Absolute Differences ）块匹配算法，最优匹配块由式(1)得出。
图3 匹配法原理图(1)公式(1)中，分别为当前帧的对应块和下一帧的对应块块在水平与垂直方向的偏移；分别为当前帧的对应块内某一像素的水平，垂直坐标；为当前块某像素的亮度值；R 为预测块内某一像素的亮度值；d 为搜索区域最大搜索距离。
SAD 值取决于两个对应块的差值，值越小，则两对应块越相似。
选择搜索区域应选择SAD 较大的匹配块（任耀庭，基于超声波测距与图像信息相融合的旋翼无人机避障算法研究：电子科技大学，2016）。
图4 gazebo仿真图本文基于Pixhawk v5平台和光流模块PX4 flow 进行测试，通过i2c 线相连。
采用环路仿真（SITL ）。
其能在Pixhawk 硬件上运行算法。
图4所示为在gazebo 仿真中沥青路面运行光流算法的无人机。
仿真显示在光流算法能在无GPS 环境下实现较稳定的定位效果，能提高医疗急救多旋翼无人机系统在恶劣环境适应性。
2.2 超声波测距模块由于户外救援等特殊性，远程控制多旋翼无人机会出现各种风险，如障碍物阻挡，操作人员视角盲区。
因此，配备自主避障的无人机系统在实际中拥有较大应用价值。
为兼具避障效果和体积功耗，本文采用超声波模块避障。
超声波传播速度受介质密度影响，在空气中，传播速度受多种因素影响，如气压，温度，湿度（任耀庭，基于超声波测距与图像信息相融合的旋翼无人机避障算法研究：电子科技大学，2016）。
空气中的超声波传播速度c 公式(2)如下。
(2)多方位超声波避障结构，由前、后、左，右四个超声波模块组成，四者通过机械结构相连，如图5所示。
图5 超声波模块四个超声波测距传感器通过串口连接Pixhawk v5飞控的telem 接口，完成串口数据通信。
避障流程如图6所示。
图6 避障流程图在地面站调参设置RNGFND_MAX_CM 设置为400，RNGFND_MAX_CM 设置为45，保存后，模块在检测45-400mm 距离，检测到物体时，模块灯会长亮。
测试结果，超声波在检测距离1-3.7米的距离具有良好的避障反应，如图7所示在地面站软件显示的避障距离。
图7 避障距离效果图2.3 急救箱系统急救箱采用环保塑料制成，内部受力结构由碳管加固，（下转第177页）• 177•初始位置以均值为0的高斯分布初始化粒子集，在实验场地令机器人先直线运动再以弧线运动。
得出每个采样周期内的粒子分布图如图4所示。
可见粒子的分布很好地跟随了无人车的运动轨迹，且由于缺少测量信息zt，粒子分布范围越来越大，代表无人车位置的不确定性也越来越大。
最后为无人车加上测量传感器，分别给出不同误差范围θ和d，得到无人车定位修复时间如表2。
其中，∆t由在有SOFM网与无SOFM网的粒子滤波下定位修复时间之差而得。
符号“/”出现是因为误差距离过大，导致两种粒子滤波都无法完成定位修复而导致。
4 总结本文介绍了一种带SOFM网的粒子滤波定位修复算法，SOFM网使粒子在采样更新阶段既能很好地贴近无人车运动路径，又能反应仓储无人车位置的不确定性。
相较无SOFM网的粒子滤波，修复时间具有一定的优势，相较于磁条及二维码导航，其运行路径可以是任意的，使仓储无人车可行驶路径图4 缺省测量信息的粒子分布扩展性大大提高，具有实际应用意义。
作者简介：萧志聪（1993—），广东广州人，硕士研究生，现就读于广东工业大学。
（上接第174页）隔层采用隔温海绵尽可能防止温度恒定，整体结构如图8所示。
分为上下两层，上放置电池，稳压板等，下层则主要为放置急救药品等，开合装置采用类似防火门原理，自动回门，防止进光和温度变化。
图8 急救箱结构急救箱内部制冷装置采用半导体制冷片制冷，其原理正是利用半导体材料的热电能转化，当电流通过半导体时，在两端吸热或放热，只要放热端的热量能及时散热，制冷端便能保持制冷。
制冷原理如图9所示。
图9 制冷原理本文采用半导体制冷片为TEC1-12703，工作在额定电压12V，由稳压器进行供电。
半导体散热器采用效率较高的鱼鳍式散热，数字温控器采用DS18B20。
温控器采样触头负责检测温度，并将信息传递给制冷芯片，通过继电器对半导体进行温度控制。
经多次测试，表明采样触头放置在急救箱箱体的中部，最接近箱体实际温度，数据如表1所示。
表1 温度数据表（单位：℃）组1组2组3组4实际温度 2.4 4.3 5.1 5.7箱体中部温度 2.5 4.1 4.9 5.8靠近制冷片温度 1.2 2.6 3.1 3.3远离制冷片温度 6.37.38.59.43.结论本文设计了带急救箱系统，超声波模块，光流模块的医疗急救多旋翼无人机系统，光流模块，超声波模块来补充传统无人机的弱项，提高无人机的易操作性，急救箱系统能在户外救援时保存特殊急救药品，解决了保存急救药品的难题。