低空自主无人机数字孪生系统设计

作     者：邹泽海 郑恩辉 丁凯 阙建飞 王继强 姚雨雯 ZOU Zehai;ZHENG Enhui;DING Kai;QUE Jianfei;WANG Jiqiang;YAO Yuwen

作者机构：中国计量大学机电工程学院浙江杭州310000 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司四川成都610000 

出 版 物：《现代电子技术》 (Modern Electronics Technique)

年 卷 期：2024年第47卷第13期

页      面：123-128页

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 081105[工学-导航、制导与控制] 0804[工学-仪器科学与技术] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：浙江省教育厅科研资助项目(Y202353673) 

主　　题：无人机 数字孪生 虚实映射 自主飞行 精确定位 路径规划 

摘      要：为了提高无人机在城市低空空域执行巡检、配送等任务的安全性和自主性,文中设计了一种基于数字孪生技术的无人机自主飞行系统。该系统综合物理空间和虚拟空间的数据,精准控制无人机的飞行。采用实景三维建模技术创建了高度逼真的虚拟空间,并通过通用横轴墨卡托(UTM)投影方法实现了虚拟空间与物理空间的高度对应。利用多传感器融合的同步定位与建图(SLAM)技术实现无人机的精确定位,并在虚拟空间中进行全局的三维路径规划用于控制无人机的飞行。实验结果表明,虚实空间的平均映射误差为0.38 m,这表明虚拟空间数据在保障无人机安全飞行方面具有可行性。通过在实际环境中的飞行测试,进一步验证了所设计的无人机数字孪生系统的有效性,可为小型自主无人机的设计与应用提供参考。