臺灣博碩士論文加值系統

本計畫主要以載具上接收到的感測器資訊，將其轉換為資料庫，並上傳至雲端硬碟。無人載具雲端監控系統可以分享資訊在網頁上，使用者可以藉由網路瀏覽器來監控無人載具的狀況或者從雲端上截取資料庫。換句話說，使用者只要輕點手機並打開瀏覽器即可查閱載具上的資訊，並不需要特定的監視軟體或者攜帶儀器進行人為的採測。
本次實驗利用伺服器與載具的連接方式，使載具上GPS、感測器、視訊鏡頭和控制方面，做雲端上的操作和介紹。

This project is primarily from the data received from the sensor on the vehicles, transformed to database and transformed to the cloudy disk. Nobody vehicle clouding control system can be contributed on the web, and the user can observe nobody vehicle through the web observation or get the data from the cloudy data. In other word, the user can touch the phones and look the data through the vehicles. Without any kind observation software or any carrying instruments carried by man to do any human behaviors.
By using sever and carrying vehicles, GPS、 sensors、vision and control methods are operated and introduced in the cloudy data.

第一章 序論 1
1.1 研究動機 1
1.2 無人載具發展史與文獻回顧 1
1.3 論文架構 3
第二章 軟硬體設備與系統架構 4
2.1 硬體簡介 4
2.2 硬體設備介紹 4
2.2.1 自製四軸陸空無人機 4
2.2.2 Arduino 控制面板 6
2.2.3 馬達 7
2.2.4 平衡感測器 8
2.2.5 PAM7Q-GPS 定位系統 9
2.2.6 電子變速器(ESC) 10
2.2.7 PIR 感測器 11
2.2.8 UVC視訊鏡頭 12
2.3 硬體設計製作與組裝 13
2.3.1 陸空載具製作 13
2.3.2 電力配置 16
2.3.3 硬體配置 17
2.4 軟體工具 18
2.4.1 Arduino IDE 18
2.4.2 Linux 作業系統 19
2.4.3 JQuery AJAX 20
第三章 偵測設備與載具應用 22
3.1 運作原理 22
3.2 UVC視訊雲端的運用 23
3.2.1 即時串流的原理與應用 23
3.3 PIR感測器原理與應用 24
3.3.1 軟、硬體的雲端與實作 26
3.4 GPS載具雲端定位與實作 32
3.4.1 GPS 定位原理與運用 32
3.4.2 GPS衛星接收測試 34
3.5 飛行載具空中平衡設計 37
3.5.1 四軸飛行原理 37
3.6 飛行載具空中平衡設計 40
3.6.1 PWM 40
3.6.2 利用PID控制無刷馬達 41
3.6.3 控制板加入MPU6050 44
3.6.4 PID控制和MPU6050結合 47
3.7 帳號和控制板做同步的認證 48
3.7.1 利用Temboo 48
第四章 雲端與載具實作設計 51
4.1 網頁控制設計 51
4.1.1 網頁的介面設計 51
4.1.2 視訊與拍照的雲端設置 54
4.1.2 高空拍照之雲端測試 57
4.2 載具的雲端控制 61
4.2.1 網頁介面設置 61
4.2.2 控制板的撰寫 61
4.3 GPS定位顯示 64
4.3.1 GPS定位於google地圖上 64
4.4 機身平衡 66
第五章 結論與未來展望 67
5.1 研究總結 67
5.2 未來展望 68
參考文獻…. 69
圖目錄
圖2. 1 陸空無人機(俯視圖) 5
圖2. 2 陸空無人機(側視圖) 5
圖2. 3 Arduino 控制板(正面圖) 6
圖2. 4 Arduino 控制板(反面圖) 6
圖2. 5 伺服馬達 7
圖2. 6 無刷馬達 7
圖2. 7 平衡感測器 8
圖2. 8 內部構造 9
圖2. 9 PAM7Q-GPS 定位系統 9
圖2. 10 四合一電子變速器 10
圖2. 11 PIR 感測器 11
圖2. 12 PIR 內部紅外線感測 11
圖2. 13 UVC視訊鏡頭 12
圖2. 14 UVC系統概念圖 12
圖2. 15 四軸飛行器完成圖 13
圖2. 16 四軸飛行器結構圖 14
圖2. 17 X型旋翼配置 14
圖2. 18 車身機體組裝(正面) 15
圖2. 19 車身機體組裝(側面) 15
圖2. 20 控制板和機體的配電(分解圖) 16
圖2. 21 控制板和機體的配電(完成圖) 16
圖2. 22 伺服馬達實際組裝圖 17
圖2. 23 視訊鏡頭實際組裝圖 17
圖2. 24 Arduino軟體介面 18
圖2. 25 系統階層圖 19
圖2. 26 JQuery AJAX基本語法 20
圖2. 27 編輯介面 21

圖3. 1 原理流程圖 22
圖3. 2 串流架構流程 24
圖3. 3 (左)低電壓輸出、(中)信號輸出、(右) 電壓平穩 25
圖3. 4 PIR接腳圖及內部方塊圖 25
圖3. 5 PIR電路配置與UVC設置 26
圖3. 6 讓載具上的硬體與系統做整合 26
圖3. 7 更新與安裝視訊相關軟體 27
圖3. 8 Temboo 運作流程圖 28
圖3. 9 網頁與載具的串流 29
圖3. 10 載具偵測拍照並上傳至Dropbox 31
圖3. 11 載具拍攝後上傳至Google+ 31
圖3. 12 衛星為中心得出参考位置 33
圖3. 13 定位目標(x,y) 33
圖3. 14 GPS線路完成圖 34
圖3. 15 連上GPS衛星後 35
圖3. 16 已與衛星連線 36
圖3. 17 字串整理後 36
圖3. 18 以十字的方向移動 37
圖3. 19 以X字的方向移動 37
圖3. 20 X型旋翼配置 38
圖3. 21 六種不同自由度運動方式 39
圖3. 22 利用digitalWrite直接對馬達控制 40
圖3. 23 利用analogWrite利用輸入對馬達控制 41
圖3. 24 PID演算法 41
圖3. 25 MPU6050對四軸的平衡方向 44
圖3. 26四軸平衡控制系統流程圖 47

圖4. 1 按鈕的設置 51
圖4. 2 加入表框使介面有較好的操作 52
圖4. 3 介面設計完成圖 52
圖4. 4 頁面完整設置 53
圖4. 5左圖為所有原始碼 右圖為原始碼產生的介面 54
圖4. 6 回傳影像圖 55
圖4. 7 紅框格內為從載具上傳的圖片 57
圖4. 8 學校高空拍照結果 60
圖4. 9 上風景圖都已自動存至雲端硬碟 60
圖4. 10 利用Google maps 定位載具位置-紅點為中華大學的操場草皮上 66
圖4. 11 懸停中機身平衡 66

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