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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林郁青
研究生(外文):LIN, YU-CHING
論文名稱:飛行空域之無人機監控系統設計
論文名稱(外文):Drone surveillance in flight airspace system design
指導教授:李榮全李榮全引用關係
指導教授(外文):LEE, RONG-CHYANG
口試委員:呂文棋駱樂
口試委員(外文):LU, WEN-CHILUO, LE 
口試日期:2020-05-22
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:飛機工程系航空與電子科技碩士班
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:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:52
中文關鍵詞:物聯網聯網通訊4G衛星定位無人機
外文關鍵詞:4Gnetworking platformGPSdrone
相關次數:
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無人機因具穩定與易操控之特性,廣泛應用在空拍、救災、電影製作與農業,但在
應用上蓬勃發展時,意外事件時有所聞,因此交通部訂定相關法規讓操作人員遵循,例
如證照、飛行場和空域之訂定。
本論文探討物聯網(IoT)技術,著重穿戴式裝置的網路連結,針對無人機開發穿戴
式遠距離通訊與定位功能之智慧電子裝置,此裝置將訊息傳至地面監控站,即時掌控無
人機組群之情況,降低訓練時的意外事故。本論文設計之監控系統,使用手機撰寫應用
程式,並架設雲端網路資料庫,存放飛行資料,利用此系統監控及遠距傳輸資料,達成
無人機機種掛載手機即可使用之便利性。本論文使用單晶片電腦連接飛行控制器,達成
無人機遠距離控制及影像顯示之功能,改進 RC 搖控器控制無人機之距離限制,監控端
可提供監視及控制之功能,降低無人機自主飛行時之意外發生率。
為了驗證本論文提出之功能,本論文提出監控系統應用包括三項測試:(一)無人機
監控系統設計,協助訓練無人機飛行考照、(二)視距外橋墩檢測,協助檢測橋墩損壞率、
(三)視距外指定點飛行,協助貨物運送,並符合預期之效果。
Drone is stable and easy handled , so widely used in the aerial photography, disaster relief, film production and agriculture.The UAV accidents have been heard more often recently. The Ministry of Transportation make regulations such as licensing and airspace. In order to ensure UAVs fly in the legal space and avoid collision accidents , the thesis proposes a monitoring system, including (1) Flight data sensing and communication (2) Ground stations (3) Flight group management .
With the development of industrial 4.0 and the Internet of Things (IoT) technology the application of UAV has made great progress over the past few years . The thesis will focus on the network of wearable devices for the drone .The intelligent electronic devices transmits the fly messages to the ground station , so the controller station can monitor the situation of drone at any time .The accident will be largely reduced.
摘要 ................................................................................................................................ i
Abstract.......................................................................................................................... ii
誌謝 .............................................................................................................................. iii
目錄 .............................................................................................................................. iv
表目錄 ........................................................................................................................... v
圖目錄 .......................................................................................................................... vi
第一章 緒論 ................................................................................................................. 1
1.1 前言 ................................................................................................................. 1
1.2 文獻探討 .......................................................................................................... 3
1.3 研究目的與動機 .............................................................................................. 4
第二章 系統架構 .......................................................................................................... 5
2.1 物聯網應用 ...................................................................................................... 5
2.2 飛行控制系統 .................................................................................................. 7
2.3 飛行資料擷取系統 .......................................................................................... 8
2.4 地面監控站 ...................................................................................................... 9
第三章 飛行控制系統設計 ........................................................................................ 10
3.1 機體裝設 ........................................................................................................ 10
3.2 飛控端控制器-Raspberry PI .......................................................................... 11
3.3 飛行控制器-Pixhawk 4 ................................................................................. 12
3.4 串口通信協議 ................................................................................................ 13
3.5 即時影像 ....................................................................................................... 16
3.6 雷達避障 ........................................................................................................ 16
第四章 飛行資料擷取系統設計 ................................................................................. 18
4.1 網路資料庫架設 ............................................................................................ 18
4.2 資訊讀取及傳輸 ............................................................................................ 20
第五章 地面監控站系統設計 .................................................................................... 25
5.1 整合開發環境 Visual Studio IDE .................................................................. 25
5.2 人機介面實現 ................................................................................................ 25
第六章 系統測試及結果分析 .................................................................................... 31
6.1 系統測試分析 ................................................................................................ 31
6.2 系統功能測試 ................................................................................................ 35
第七章 結論 ............................................................................................................... 47
參考文獻 ..................................................................................................................... 48
Extended Abstract ........................................................................................................ 50
[1] DronesPlayer,日本無人機事故3年180宗國交省擬禁「酒駕」「藥駕」(2020年),取自: https://kknews.cc/zh-tw/world/3axgvxy.html
[2] 許端益(2020年),無人遙控載具相關簡介。2020年3月10日,取自:http://ilms.cjcu.edu.tw/sys/read_attach.php?id=1404121
[3] 4G懶人包:不可不知的10個FAQ(2014年),取自: https://www.ithome.com.tw/tech/88811
[4] Microsoft Visual Studio文件(2019年),取自: https://docs.microsoft.com/zh-tw/visualstudio/get-started/visual-studio-ide?view=vs-2019
[5] 維基百科,自由的百科全書 – Wikipedia,C#,取自: https://zh.wikipedia.org/wiki/C%E2%99%AF
[6] Microsoft Docs ,DataTable 類別(System.Data),取自: https://docs.microsoft.com/zh-tw/dotnet/api/system.data.dataset?view=netframework-4.8
[7] GMap.NET使用教程【2】,取自: https://www.twblogs.net/a/5c52955ebd9eee0e7c4687ec/zh-cn
[8] 無人機有哪些類型?無人機類型詳解(2018年),取自: https://kknews.cc/tech/9zzmmm5.html
[9] SparkFun Pixhawk 4 Flight Controller,取自: https://www.mouser.tw/new/sparkfun/sparkfun-pixhawk-4-flight-controller/
[10] Holybro Pixhawk 4 · PX4 v1.9.0 User Guide(2019年),取自:https://docs.px4.io/v1.9.0/en/flight_controller/pixhawk4.html#connectors
[11] Elvin Play,什麼是PWM,PPM,S-BUS?有什麼區别?(2016年),取自: http://www.elvinplay.com/what-are-the-differences-of-pwm-ppm-sbus/#toc-4
[12] 交通部民用航空局-無人機專區(2020年),取自: https://www.caa.gov.tw/Article.aspx?a=2193&lang=1
[13] Raspberry Pi Documentation,GPIO,取自: https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/gpio/
[14] XAMPP 網頁伺服器架站工具設定與使用教學(2015年)。取自: https://www.kjnotes.com/devtools/54
[15] PhpMyAdmin(2020年),取自: https://zh.wikipedia.org/wiki/PhpMyAdmin
[16] 维基百科,自由的百科全书,MySQL ,取自: https://zh.wikipedia.org/wiki/MySQL
[17] Android Orientation Sensor(方向感測器)詳解與應用(2018年),取自: https://www.itread01.com/p/97924.html
[18] 加速度感測器與電子羅盤的原理介紹,取自: https://www.seraphim.com.tw/manager_admin/upload_file/seraphim/401/15583374011.pdf
[19] 張志勇(2013a),陳正昌(2013b),淡江大學資訊工程系,物聯網在智慧家庭與智慧社區的應用。
[20] 物聯網,物物相聯的龐大網路(2020年),取自: http://scimonth.blogspot.com/2014/05/blog-post_3117.html
[21] 楊安琪(2019年),TOPOLOGY 雲端平台打破距離限制,以 4G 聯網技術遠端操控無人機隊,取自: https://technews.tw/2019/02/27/topology-uav-platform/
[22] 張惠茹(2019年),物聯網 (Internet of Things)的時代來臨,取自:http://web.lib.fcu.edu.tw/libstories/archives/5869
[23]物聯網資安漏洞行政院擬訂標準防堵(2017年),取自: https://www.twcert.org.tw/newepaper/cp-65-700-ee0eb-3.html
[24] Android 系統架構(2013年),取自: https://style77125tech.pixnet.net/blog/post/161633594
[25] 郭軒煒(2019年),利用Matlab/Simulink 結合Pixhawk 實現無人機自主飛行。
[26] 陸向陽(2015年),Wi-Fi 為現階段無人機理想通訊方式,取自: https://makerpro.cc/2015/04/wifi-is-the-ideal-solution-for-drone-now/

電子全文 電子全文(網際網路公開日期:20250529)
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