Application of Quadrotor UAV in the Inspection System of Citrus Orchard

高　緒　謝菊芳　胡　東　邱善生

(西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，重慶　400715)

四旋翼無人機(jī)在柑橘園巡檢系統(tǒng)中的應(yīng)用

Application of Quadrotor UAV in the Inspection System of Citrus Orchard

高緒謝菊芳胡東邱善生

(西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，重慶400715)

摘要：針對現(xiàn)階段西南地區(qū)大面積柑橘園巡檢的應(yīng)用需求，為了提高柑橘園巡檢管理效率，降低勞力，提出了一種巡檢系統(tǒng)。系統(tǒng)利用四旋翼無人機(jī)為載體，搭載視頻采集裝置進(jìn)行航拍巡視、搜索、采集柑橘園區(qū)的視頻圖像資料，完成巡檢任務(wù)。系統(tǒng)上位機(jī)軟件在Visual studio 2013環(huán)境下開發(fā)，系統(tǒng)硬件為四旋翼無人機(jī)搭載拍攝設(shè)備。通過上位機(jī)軟件，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對柑橘園巡檢情況的實(shí)時(shí)觀看、定點(diǎn)捕捉以及對四旋翼無人機(jī)飛行姿態(tài)、高度和拍攝角度的控制。測試表明，該巡檢系統(tǒng)操作簡單，提高了對柑橘園的巡檢效率，節(jié)省了勞力，且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，適用于西南地區(qū)大中型柑橘園區(qū)的巡檢工作。

關(guān)鍵詞：四旋翼無人機(jī)VS2013姿態(tài)控制視頻采集巡檢系統(tǒng)

Abstract：Aiming at the application demands for inspecting large citrus orchards in southwest region, in order to improve the management efficiency and reduce the labor input, the strategy using quadrotor UAV as the carrier is proposed. The UAV is equipped with video collection device for aerial shooting, inspecting, searching, and collecting video images of the citrus orchard, thus completing the tasks of inspection. The software of host computer is developed under Visual Studio 2013 environment; the hardware of system is composed of the shooting equipment on the UAV. Through the software of host computer, the functions of real time watching, site capturing, and controlling the flight attitude, height, shooting angle of quadrotor UAV can be implemented. The tests show that the operation of system is simple; the system runs stably and reliably, it enhances the efficiency of inspection and saves labor, so the system is suitable for the inspection of large and medium sized citrus orchards in southwest region of China.

Keywords：Quadrotor UAVVS2013Attitude controlVideo captureInspection system

0引言

近年來，我國已經(jīng)躍居為柑橘世界的第一大國，并將長期保持領(lǐng)先地位[1]。其中，重慶、江西、湖北、湖南和四川5省的柑橘種植產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的50%左右，柑橘產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國南方主產(chǎn)區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的一大支柱產(chǎn)業(yè)，為促進(jìn)農(nóng)民增收、擴(kuò)大城鄉(xiāng)居民就業(yè)和改善生態(tài)環(huán)境作出了積極貢獻(xiàn)[2]。但是我國柑橘生產(chǎn)的土地生產(chǎn)率低于世界平均水平，具體表現(xiàn)為單產(chǎn)水平較低，其中一個(gè)最主要的原因就是柑橘園生產(chǎn)經(jīng)營管理方式粗放[3]。

目前，西南地區(qū)柑橘園區(qū)巡檢方式主要依靠人工巡檢。2008年，湖南、湖北、重慶等西南5省市的柑橘園區(qū)種植面積已經(jīng)達(dá)到120萬km2，占全國柑橘園區(qū)總面積的62%[2]。隨著種植園區(qū)的集中化、規(guī)?；约拔髂系貐^(qū)柑橘園區(qū)種植自然條件的制約，人工對柑橘園區(qū)進(jìn)行巡檢存在著諸多問題。由于利用智能巡檢裝置進(jìn)行巡視、檢查具有工作效率高、省時(shí)節(jié)能的效益，因此該裝置在各個(gè)巡檢領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。國內(nèi)電力部門在智能巡檢方面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了變電站、輸電線路、大中型電力器件等智能巡檢裝置[4-6]，其中輸電線路巡檢方面開發(fā)了一些智能化巡檢無人機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)或裝置[7-9]。但是西南地區(qū)大部分柑橘園地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，無電力設(shè)施。因成本、供電限制、不易操作等原因[10]，不能將現(xiàn)有的智能巡檢裝置照搬到柑橘園區(qū)的巡檢任務(wù)中。

為此，本文設(shè)計(jì)了一套基于四旋翼無人機(jī)的柑橘園巡檢系統(tǒng)，其中包括四旋翼無人機(jī)的硬件系統(tǒng)及上位機(jī)軟件系統(tǒng)。用戶只需要在上位機(jī)軟件界面上發(fā)送控制指令，就可以對四旋翼無人機(jī)的姿態(tài)、高度和拍攝角度進(jìn)行控制。該系統(tǒng)可以對柑橘園區(qū)的灌溉系統(tǒng)、園區(qū)鳥害、雜草覆蓋、人工破壞等園區(qū)狀況進(jìn)行巡檢，操作簡單方便，巡檢效率高，果農(nóng)可以針對巡檢情況做出及時(shí)處理。

1巡檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

四旋翼無人機(jī)巡檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　四旋翼無人機(jī)巡檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

四旋翼無人機(jī)巡檢系統(tǒng)由四旋翼無人機(jī)機(jī)架、姿態(tài)檢測模塊、氣壓檢測模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、視頻采集模塊、聚合物鋰電池、無線模塊和PC上位機(jī)組成。系統(tǒng)通過PC上位機(jī)發(fā)送控制指令，控制無人機(jī)的飛行姿態(tài)，并且通過視頻采集模塊，采集視頻數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，在上位機(jī)軟件界面上顯示無人機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)及其巡檢視頻的實(shí)時(shí)預(yù)覽或保存。

2系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)計(jì)

2.1　下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)

四旋翼無人機(jī)巡檢系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)部分主要分成無人機(jī)機(jī)體及其動(dòng)力系統(tǒng)、傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、巡檢設(shè)備控制系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)4個(gè)部分。

2.1.1機(jī)體及其動(dòng)力系統(tǒng)

四旋翼無人機(jī)機(jī)體采用X型無人機(jī)架，帶有4片正反槳葉的旋翼。與傳統(tǒng)的單旋翼直升機(jī)不同，四旋翼無人機(jī)可以通過自身正反旋翼上產(chǎn)生的氣動(dòng)力抵消偏航扭矩。通過對4個(gè)旋翼電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，實(shí)現(xiàn)對四旋翼無人機(jī)定點(diǎn)懸停、垂直升降等飛行姿態(tài)的控制。四旋翼無人機(jī)機(jī)體配備U型支架，給攝像裝置留有足夠的安裝空間，保證無人機(jī)平穩(wěn)著落。無人機(jī)機(jī)架采用碳纖維材料，動(dòng)力系統(tǒng)由新西達(dá)XXD2208/1800KV無刷直流電機(jī)、電子調(diào)速器、9.8英寸(1英寸=25.4 mm)槳葉組成。為了能使無人機(jī)完成長時(shí)巡檢任務(wù)，動(dòng)力系統(tǒng)配備高性能的鋰聚合物電池，充分滿足電機(jī)的轉(zhuǎn)速要求。

2.1.2傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要分成姿態(tài)檢測傳感器和氣壓檢測傳感器2部分，兩者與主控芯片間均采用I2C通信方式。姿態(tài)檢測傳感器采用MPU-9150，該模塊集成了三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀和三軸電子羅盤，滿足無人機(jī)姿態(tài)解算要求。氣壓檢測傳感器采用MS5611。該模塊通過檢測無人機(jī)當(dāng)前狀態(tài)的氣壓值，通過氣壓值與海拔高度之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)飛行高度的測量。

2.1.3巡檢設(shè)備控制系統(tǒng)

巡檢設(shè)備控制系統(tǒng)主要由舵機(jī)控制支架和天視通TH38R視頻采集模塊2部分組成。天視通TH38R視頻采集模塊安裝在舵機(jī)控制支架上，通過減震裝置懸掛在無人機(jī)機(jī)體上。舵機(jī)連接旋轉(zhuǎn)支架可以實(shí)現(xiàn)180°方向旋轉(zhuǎn)，在四旋翼無人機(jī)俯仰、偏航等姿態(tài)變化時(shí)，對柑橘園區(qū)環(huán)境進(jìn)行多角度拍攝。針對不同的巡檢地點(diǎn)圖像質(zhì)量要求不同，園區(qū)工作人員可以在上位機(jī)界面上對畫面成像的主流碼進(jìn)行選擇(分成三個(gè)層次1 280×720、640×360和320×180)，滿足不同巡檢視頻圖像的采集要求。

2.1.4無線通信系統(tǒng)

柑橘園區(qū)巡檢系統(tǒng)的主要目的是采集園區(qū)內(nèi)灌溉系統(tǒng)、園區(qū)鳥害、低溫凍害、雜草覆蓋等園區(qū)情況的影像資料，為人工管理柑橘園區(qū)提供前期數(shù)據(jù)。考慮獲取數(shù)據(jù)的時(shí)效性、可靠性和安全性的要求，采用無線通信模塊HLK-RM04配備上位機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)采集視頻圖像的實(shí)時(shí)預(yù)覽、飛行姿態(tài)控制和攝像裝置拍攝角度的調(diào)節(jié)。

無線控制模塊是連接上位機(jī)軟件與下位機(jī)之間數(shù)據(jù)通信的橋梁，負(fù)責(zé)將上位機(jī)的控制指令傳送給下位機(jī)控制系統(tǒng)和將巡檢園區(qū)拍攝的視頻回傳到上位機(jī)界面。系統(tǒng)采用海陵電子公司生產(chǎn)的HLK-RM04無線模塊。該模塊能夠?qū)崿F(xiàn)串口、以太網(wǎng)和WiFi這3個(gè)接口間任意透明傳輸；通過外接高增益無線天線，保證無線信號遠(yuǎn)距離傳輸。主控芯片和天視通TH38R視頻采集模塊分別通過UART和以太網(wǎng)的LAN接口與無線模塊進(jìn)行握手連接，無線模塊通過WiFi與上位機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

無線模塊工作方式如圖2所示。

圖2　無線模塊工作方式連接圖

2.2　下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

四旋翼無人機(jī)巡檢系統(tǒng)的下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)，首先對MCU時(shí)鐘與內(nèi)部存儲(chǔ)空間進(jìn)行初始化；然后定時(shí)讀取無線控制信號數(shù)據(jù)，將所獲得的無線控制信號和傳感器信號做比較，計(jì)算出偏差；最后通過PID控制器得到電機(jī)的控制量。下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖3所示。最主要的流程就是實(shí)現(xiàn)對四旋翼無人機(jī)巡檢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合和姿態(tài)解算。

圖3　下位機(jī)軟件主程序流程圖

2.2.1數(shù)據(jù)融合

在慣性測量系統(tǒng)中，加速度測量是重力方向，在沒有外力的情況下能夠準(zhǔn)確輸出橫滾/偏航兩軸的姿態(tài)角，但是MEMS技術(shù)檢測慣性力和重力本質(zhì)不同，所以加速度傳感器的輸出將不準(zhǔn)確[11]。陀螺儀輸出的角速度是瞬間輸出量，需要對角速度積分才能得到角度值，所以傳感器的數(shù)據(jù)積分累積誤差會(huì)越來越大。因此，需要用加速度傳感器對陀螺儀的數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷的修正，融合兩者的姿態(tài)數(shù)據(jù)才能準(zhǔn)確反映當(dāng)前無人機(jī)的飛行姿態(tài)。

四旋翼無人機(jī)姿態(tài)解算采用互補(bǔ)濾波的方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。互補(bǔ)濾波融合算法以加速度和角速度的測量值作為輸入，將加速度數(shù)據(jù)經(jīng)過低通濾波器，濾除短期內(nèi)加速度數(shù)據(jù)的波動(dòng)量。陀螺儀測量得到的角速度是瞬時(shí)值，對其積分得到的角度變化量需要經(jīng)過高通濾波器處理掉高頻分量[12]。互補(bǔ)濾波融合算法的系統(tǒng)框圖如圖4所示。

圖4　互補(bǔ)濾波融合算法系統(tǒng)框圖

2.2.2姿態(tài)解算

采用姿態(tài)檢測傳感器MPU9150采集的三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)和三軸磁力計(jì)的數(shù)據(jù)如圖5所示。

圖5　姿態(tài)檢測模塊測量數(shù)據(jù)

姿態(tài)解算是整個(gè)下位機(jī)軟件控制系統(tǒng)的核心。四旋翼無人機(jī)的姿態(tài)主要由俯仰、橫滾和偏航3個(gè)角度來確定。空間中描述四旋翼無人機(jī)的飛行姿態(tài)需要定義參考坐標(biāo)系和載體坐標(biāo)系，四旋翼無人機(jī)在運(yùn)動(dòng)的過程中，參考坐標(biāo)系保持不變，載體坐標(biāo)系相對于參考坐標(biāo)系可以通過多次旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)得到[13]。經(jīng)過互補(bǔ)濾波之后輸出的角度和角速度值，通過姿態(tài)解算算法得到控制無人機(jī)的偏航、橫滾和俯仰3個(gè)角度值。

姿態(tài)檢測傳感器采集到的姿態(tài)數(shù)據(jù)都是在載體坐標(biāo)系中。在四旋翼無人機(jī)在進(jìn)行姿態(tài)解算時(shí)，需要將載體坐標(biāo)系下測的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到導(dǎo)航坐標(biāo)系下，然后再進(jìn)行姿態(tài)解算，本文利用方向余弦陣完成載體坐標(biāo)系到導(dǎo)航坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。方向余弦矩陣如式(1)所示。通過方向余弦矩陣可以得到3個(gè)姿態(tài)角即偏航角(ψ)、俯仰角(φ)和橫滾角(θ)，如式(2)所示[14-15]。

上位機(jī)軟件通過無線信號發(fā)送無人機(jī)期待的飛行姿態(tài)控制信號，同時(shí)讀取當(dāng)前姿態(tài)傳感器數(shù)據(jù)；經(jīng)過互補(bǔ)濾波，解算出當(dāng)前無人機(jī)姿態(tài)，計(jì)算期待姿態(tài)和當(dāng)前姿態(tài)的差值。通過PID控制器計(jì)算出電機(jī)控制量，以PWM占空比形式輸出，驅(qū)動(dòng)旋翼電機(jī)，最終完成無人機(jī)姿態(tài)控制。

(1)

(2)

3系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)上位機(jī)軟件與下位機(jī)之間通過無線通信模塊HLK-RM04進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。上位機(jī)軟件是在VS2013的C#開發(fā)環(huán)境下設(shè)計(jì)的窗體應(yīng)用程序，軟件界面主要由登錄端、無人機(jī)控制端和數(shù)據(jù)端3部分組成。

登錄端主要用來連接無線模塊及其攝像裝置，主機(jī)與客戶端要獲得連接通信,要求兩者都必須在同一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)中。在程序設(shè)計(jì)中，創(chuàng)建一個(gè)接收“Socket”，用來與主機(jī)無線模塊進(jìn)行通信，通過“Receive”函數(shù)接收指定IP地址和端口號的主機(jī)傳送來的數(shù)據(jù)，調(diào)用“Socket”的“Send”方法，向主機(jī)無線模塊發(fā)送控制指令[16]；控制端主要是對四旋翼無人機(jī)的飛行姿態(tài)進(jìn)行控制和對視頻采集模塊的鏡頭角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。四旋翼無人機(jī)姿態(tài)是由界面中的“上、下、左旋、右旋、前、后、左、右”幾個(gè)按鍵控制；數(shù)據(jù)端是用來顯示發(fā)送出去或接收到的數(shù)據(jù)，發(fā)送區(qū)顯示上位機(jī)準(zhǔn)備發(fā)送給下位機(jī)的命令或信息，接收區(qū)顯示下位機(jī)返回的信息。上位機(jī)界面添加了一個(gè)“PictureBox”控件，將其“Sizemode”屬性設(shè)置成“Autosize”，用來顯示視頻模塊采集到的視頻數(shù)據(jù)。程序中調(diào)用了“EmguCV”函數(shù)，將攝像頭采集的視頻在界面上全屏顯示[17]。

4巡檢系統(tǒng)測試

4.1　通信測試

打開無線模塊供電開關(guān)，上位機(jī)通過無線模塊的無線網(wǎng)絡(luò)“HLK-RM04”進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，在上位機(jī)軟件界面上的登錄端，對下位機(jī)IP地址進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置其IP地址為“196.168.16.254”，端口號為“8080”，點(diǎn)擊連接，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)軟件與下位機(jī)連接通信。同樣通過登錄端，將攝像頭與無線模塊通信的IP地址設(shè)為“196.168.16.123”，端口號設(shè)為“8091”，實(shí)現(xiàn)攝像頭與上位機(jī)軟件間數(shù)據(jù)通信。連接成功后，在發(fā)送區(qū)會(huì)顯示“連接成功”的信息提示。2013年9月，在西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室對四旋翼無人機(jī)巡檢系統(tǒng)進(jìn)行上位機(jī)軟件與無線模塊、攝像裝置進(jìn)行通信測試，并且對視頻圖像的采集進(jìn)行測試。

4.2　姿態(tài)測試

登錄端與下位機(jī)軟件間握手連接成功后，在控制端上發(fā)送控制指令，通過下位機(jī)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換成對4個(gè)旋翼電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，最終完成無人機(jī)飛行姿態(tài)改變。通過控制端軟件界面上設(shè)置的控制指令，可以實(shí)現(xiàn)四旋翼無人機(jī)靜止懸停、偏航運(yùn)動(dòng)、垂直升降等飛行姿態(tài)的控制。

以四旋翼無人機(jī)飛行高度控制為例，在登錄端與下位機(jī)無線模塊握手連接成功后，在上位機(jī)界面的控制端發(fā)送“上”指令，將數(shù)據(jù)發(fā)送到下位機(jī)主控芯片，改變PWM信號周期，控制四軸旋翼電機(jī)轉(zhuǎn)速，提升升力，從而改變四旋翼無人機(jī)的高度。

2013年10月，在西南大學(xué)第四運(yùn)動(dòng)場對四旋翼無人機(jī)進(jìn)行靜止懸停、偏航運(yùn)動(dòng)、垂直升降等飛行姿態(tài)控制，測試結(jié)果如圖6所示。

圖6　四旋翼無人機(jī)飛行姿態(tài)測試圖

4.3　巡檢測試

通過上位機(jī)軟件界面上的登錄端，設(shè)置攝像頭的IP地址與端口號，保證攝像頭與上位機(jī)軟件間數(shù)據(jù)通信。針對巡檢園區(qū)拍攝圖像的質(zhì)量要求，選擇圖像輸出的主流碼和拍攝圖像文件的保存路徑，然后點(diǎn)擊客戶端上的“播放”按鈕，實(shí)現(xiàn)對柑橘園區(qū)巡檢視頻的采集；點(diǎn)擊“停止”按鈕，實(shí)現(xiàn)柑橘園區(qū)巡檢視頻圖像采集文件的保存。

5系統(tǒng)運(yùn)行效果

2014年7月1日至15日，在重慶市北碚區(qū)歇馬鎮(zhèn)柑橘園種植基地進(jìn)行實(shí)地測試，對四旋翼無人機(jī)巡檢系統(tǒng)進(jìn)行通信、巡檢時(shí)間以及巡檢功能的測試。試驗(yàn)結(jié)果如下。

① 系統(tǒng)在通信測試上功能正常，主控芯片( K60DN512 )和視頻采集模塊( TH38R )能夠分別通過串口和以太網(wǎng)口，實(shí)現(xiàn)與無線模塊之間數(shù)據(jù)通信，無線模塊與上位機(jī)軟件間通過無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)握手連接。

② 測試的柑橘園區(qū)種植面積較大，人工平均對柑橘園區(qū)巡檢一次需要3 h。通過15天測試，四旋翼無人機(jī)巡檢系統(tǒng)對柑橘園區(qū)平均巡檢一次需要0.5 h，巡檢時(shí)間上基本滿足預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。

③ 在15天測試期內(nèi)，重慶的天氣一直是高溫少雨。每天針對柑橘園區(qū)巡檢2次，柑橘園區(qū)巡檢總次數(shù)30次，15天測試期內(nèi)發(fā)現(xiàn)柑橘園區(qū)異常情況6次，在此期間四旋翼無人機(jī)巡檢系統(tǒng)出現(xiàn)了2次機(jī)械故障，故障率在6.7%左右。

通過巡檢視頻圖像數(shù)據(jù)，園區(qū)工作人員對柑橘園區(qū)異常情況進(jìn)行準(zhǔn)確定位，及時(shí)處理。四旋翼無人機(jī)對柑橘園區(qū)巡檢測試情況如圖7所示。

圖7　四旋翼無人機(jī)巡檢系統(tǒng)測試圖

6結(jié)束語

柑橘產(chǎn)業(yè)是我國水果產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，直接關(guān)系到我國水果產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益和安危，利用各種新方法和新技術(shù)來滿足柑橘園區(qū)的巡檢需求是一個(gè)重要的研究方向。四旋翼無人機(jī)以其搭載巡檢設(shè)備體積小、飛行靈活和通信可靠的優(yōu)勢，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文設(shè)計(jì)了四旋翼無人機(jī)巡檢系統(tǒng)，解決了西南地區(qū)大面積柑橘園區(qū)巡檢困難、勞力輸出大的問題。系統(tǒng)還可以廣泛應(yīng)用于抗災(zāi)救援、軍事偵查等各個(gè)領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

[1] 冉德森，周國斌.我國柑橘產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景預(yù)測[J].湖北植保,2009(5):43-44.

[2] 張玉，趙玉，祁春節(jié)，等.中國柑橘產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展制約因素與對策[J].中國熱帶農(nóng)業(yè),2007(5):10-11.

[3] 宋自奮，張玉，祁春節(jié).我國柑橘市場競爭力比較分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(26):11602-11603，11610.

[4] 周立輝，張永生，孫勇，等.智能變電站巡檢機(jī)器人研制與應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2011,35(19):85-88，96.

[5] 于德明，郭昕陽，陳方東，等.500 kV輸電線路線上監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用[J].中國電力,2009,42(5):53-56.

[6] 吳功平，曹珩，皮淵，等.高壓多分裂輸電線路自主巡檢機(jī)器人及其應(yīng)用[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：工學(xué)版,2012,45(1):96-102.

[7] 曹平軍，楊昌茂，王曉峰，等.飛行體姿態(tài)測量誤差校正方法研究[J].自動(dòng)化儀表,2014,35(2):20-23.

[8] 鄭浩，王鷹，秦嘉喜，等.無人機(jī)巡線車的研究及設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2013(3):72-74.

[9] 王振華，黃宵寧，梁焜，等.基于四旋翼無人機(jī)的輸電線路巡檢系統(tǒng)研究[J].中國電力,2012,45(10):59-62.

[10]李加念，洪添勝，盧加納，等.柑橘園低能耗滴灌控制器[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2011,27(7):134-139.

[11]譚廣超.四軸飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].大連:大連理工大學(xué),2013.

[12]Xiong Jingjing,Zheng Enhui.Position and attitude tracking control for a quadrotor UAV[J].ISA Transactions,2014(53):725-731.

[13]劉杰.四軸飛行器研究與設(shè)計(jì)[D].南京:南京郵電大學(xué),2013.

[14]梁延德，程敏，何福本，等.基于互補(bǔ)濾波器的四旋翼飛行器姿態(tài)解算[J].傳感器與微系統(tǒng),20011,30(11):56-58.

[15]Xu Yan,Luo Delin,Xian Ning,et al.Pose estimation for UAV aerial refueling with serious turbulences based on extended Kalman filter[J].OPTIK,2014(125):3102-3106.

[16]黃華，仲元昌.TTS在智能公交報(bào)站系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化儀表,2012,33(8):24-26.

[17]歐陽和平，陽暉.VS環(huán)境下假設(shè)檢驗(yàn)Web應(yīng)用程序開發(fā)[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化,2012(10):187-190.

中圖分類號：TH7；TP249

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201507008

國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練基金資助項(xiàng)目(編號：201310635050)。

修改稿收到日期：2015-01-08。

第一作者高緒(1991-)，男，現(xiàn)為西南大學(xué)農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化專業(yè)在讀碩士研究生；主要從事農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化理論與應(yīng)用研究。