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四旋翼无人机室内自主导航系统的研究与实现的任务书
任务书
一、任务背景
随着无人机技术的不断发展，无人机已经广泛应用于各个领域，例如农业、灾害救援、航拍、物流等等。而在这些应用中，自主导航系统是无人机最重要的组成部分之一。自主导航系统能够使无人机自主感知周围环境并实现自主的飞行，同时也能够实现异常检测、路径规划和避障等功能。因此，无人机的自主导航系统的研究与实现具有重要意义。
本次任务旨在开展四旋翼无人机室内自主导航系统的研究与实现，并使其能够在室内自主飞行、避障，同时完成指定任务。
二、任务目标
1.研究四旋翼无人机自主导航系统的基本原理和算法；
2.选择适合室内自主导航的传感器，完成传感器的数据采集与处理；
3.根据传感器数据实现无人机的姿态控制和位置控制；
4.设计并实现室内自主导航系统的路径规划和避障算法；
5.实现无人机在室内自主飞行和完成指定任务。
三、任务内容
1.研究四旋翼无人机自主导航系统的基本原理和算法
通过学习无人机自主导航系统的基本原理和算法，包括传感器的选择、数据采集和处理、姿态控制和位置控制、路径规划和避障算法等方面的知识。
2.选择适合室内自主导航的传感器，完成传感器的数据采集与处理
在研究基本原理和算法的基础上，选择适合室内自主导航的传感器，例如激光雷达、视觉传感器等，并完成传感器数据采集和处理，将数据转化为无人机姿态和位置信息。
3.根据传感器数据实现无人机的姿态控制和位置控制
利用传感器数据实现无人机的姿态控制和位置控制，使其能够在室内自主飞行并达到指定位置。
4.设计并实现室内自主导航系统的路径规划和避障算法
设计并实现室内自主导航系统的路径规划和避障算法，可以实现无人机自主避开障碍物并到达指定目的地。
5.实现无人机在室内自主飞行和完成指定任务
将实现的自主导航系统与无人机相结合，实现无人机在室内自主飞行和完成指定任务，例如在指定目标区域停留一段时间或完成设定的航拍任务。
四、任务计划
任务时间为4个月，具体计划如下：
第1个月：研究无人机自主导航系统的基本原理和算法，选择适合室内自主导航的传感器
第2个月：完成传感器数据采集与处理，并实现无人机的姿态控制与位置控制
第3个月：实现室内自主导航系统的路径规划和避障算法，并通过仿真验证
第4个月：将实现的自主导航系统与无人机相结合实现无人机在室内自主飞行和完成指定任务，并撰写论文和制作项目演示视频。
五、任务要求
1.熟悉无人机原理，熟悉控制方法和算法。
2.熟悉传感器的使用和数据采集与处理方法。
3.具备编程能力，熟练掌握C++或Python语言。
4.熟悉常见的路径规划和避障算法，例如A*算法、RRT算法等。
5.对无人机自主导航系统的研究有一定兴趣和热情。
六、参考文献
1.温远洋,卫庆海,刘欣欣.无人机自主飞行系统技术与应用[M].北京:科学出版社,2016.
2.蒋亮.无人机多传感器信息融合技术及应用[M].北京:科学出版社,2018.
3.杨礼荣.基于激光雷达的无人机室内自主导航系统设计与实现[D].上海交通大学,2019.
4.E.E.Akash,V.Kannan,K.Aravind,andN.G.Nagarajan,“Autonomousindoornavigationofmultirotoraerialvehicles:Anoverview,”JournalofIntelligent&RoboticSystems,vol.92,no.2,pp.145–161,2018.
5.L.Á.Cruz-Gutiérrez,J.L.Guzmán-Tovar,L.E.Sucar,J.F.Martínez-TrinidadandE.Sucar,“Obstacleavoidanceforautonomousdronesusingneuralnetworksandopticalflow”IEEESensorsJournal,vol.19,no.22,pp.10738-10752,2019.