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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:許家瑋
研究生(外文):Chia-Wei Hsu
論文名稱:無人飛行載具的製作與導航
論文名稱(外文):Implementation and Navigation of an Unmanned Aerial Vehicle
指導教授:吳佳儒吳佳儒引用關係
指導教授(外文):Chia-Ju Wu
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:電機工程系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:80
中文關鍵詞:無人飛行載具飛船影像處理技術
外文關鍵詞:image processing techniqueunmanned aerial vehicleairship
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本論文旨在設計一艘以單晶片(AT89C51)為架構之無人飛行載具,該系統包含載具本體、馬達控制電路、影像處理系統、以及無線通訊,在控制器方面,配合自行設計的馬達控制電路及市售的電子變速器,可對馬達做正反轉的控制;速度控制部份,則以PWM (pulse width modulation)脈波寬度調變技術來達成;定位部份,則是利用影像處理技術來取得載體所在之位置及方向;主控介面以BCB (Borland C++ Builder)寫成,使用者可以在主電腦下達命令,透過無線傳輸模組傳至無人飛行載具上的微控制器,再由微控制器對無人飛行載具加以控制。
在實際進行導航時,我們先透過架設在無人飛行載具上的攝影機,來取得動態的環境影像,然後傳送至主電腦,接者再利用影像處理技術來取得所需要的座標點位置,並根據這些座標點位置提出一導控基本策略,以達到載具導控的目的。
The purpose of this thesis is to design an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) using a single chip microprocessor. The structure of the UAV contains the main body, the motor controlling circuit, the image processing system, and wireless radio transmission system. The motor controlling circuit and the electric speed controller can control the clockwise and counterclockwise directions of the motor. In the speed control part, we apply the Pulse Width Modulation (PWM) technology to reach the goal. In the orientation aspect, we use the processing technique to obtain the position and direction of the UAV. The main control interface is written by the Borland C++ Builder (BCB). We can input the command on the host computer. The command is then sent to the microprocessor on the UAV through the wireless transmission module. When the microprocessor receives the command, it will control the UAV. Besides, in order to reach the final target, we can use the processing technique and the control rule to design the route.
In navigating the UAV, the status of the UAV will be all obtained, according to the analysis of the image captured by the wireless color camera mounted on the UAV. When the host computer receives the information, it will use the image processing technique to obtain the required coordinates. According to the required coordinates, we can decide the fundamental strategy to achieve the object of autonomous navigation.
目 錄
頁數
中文摘要………………………………………………………………………I
英文摘要………………………………………………………………………II
誌謝……………………………………………………………………………III
目錄……………………………………………………………………………IV
圖目錄…………………………………………………………………………VII
表目錄…………………………………………………………………………IX

第一章 序論……………………………………………………………………1
1.1 研究動機與目的……………………………………………………1
1.2 文獻回顧……………………………………………………………1
1.3 論文架構……………………………………………………………2
第二章 無人飛行載具的硬體架構……………………………………………4
2.1 無人飛行載具規格…………………………………………………4
2.2 飛行載具系統架構…………………………………………………4
2.3 飛控系統………………………………………………………6
2.3.1 微控制器…………………………………………………6
2.3.2 串列通訊傳輸介面………………………………………8
2.3.3 遙控器與接收器………………………………………9
2.3.4 直流馬達………………………………………………10
2.3.5 伺服馬達………………………………………………11
2.3.6 電子變速器….……………………………………………12
2.3.7 電源部份…………………………………………………13
2.4 影像處理軟體及硬體………………………………………14
2.4.1影像處理軟體……………………………………………15
2.4.2 CCD攝影機……………………………………………15
2.4.3 影像擷取卡………………………………………………17
2.4.4 MGA顯示卡……………………………………………17
2.5 無線通訊系統………………………………………………18
2.5.1 無線傳輸模組SST-228M的介紹.………………………18
2.5.2無線傳輸模組SST-228M的操作原理…………………22
第三章 硬體電路設計………………………………………………………23
3.1 直流馬達系統……………………………………………………23
3.2 直流馬達控制方法………………………………………………23
3.2.1 串聯電阻控制……………………………………………24
3.2.2端電壓控制………………………………………………24
3.2.3電流控制…………………………………………………25
3.2.4脈寬調變…………………………………………………26
3.3 馬達轉向及轉速控制方法………………………………………27
3.4 直流馬達控制電路……………………………………………28
3.5 電源部份……………………………………………………29
第四章 導控系統設計……………………………………………………30
4.1 設計理念……………………………………………………30
4.2 影像處理技術…………………………………………………30
4.3 實現方法………………………………………………………31
4.3.1 目標點及載體方位之建立………………………………31
4.3.2目標點之判斷…………………………………………31
4.3.3載體方位判斷…………………………………………32
4.4 系統程式設計……..…………………………………………33
4.4.1馬達控制程式設計……………………………………33
4.4.2導控程式介面設計………………………………………38
第五章 實驗結果………………………………………………………….…39
5.1 手控測試………………………………………………………39
5.2 導控測試………………………………………………………51
第六章 結論與未來展望……………………………………………………57
參考文獻……………………………………………………………………59
自傳………………………………………………………………………………62
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