Chương I: GIỚI THIỆU Chương II: TỔNG QUAN VỀ UAV Chương III: MÔ HÌNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN Chương IV: TỔNG QUAN VỀ VISUAL INERTIAL ODOMETRY Chương V: TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO MÔ HÌNH UAV Chương VI: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Chương VII: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 2 CHƯƠNG II. TỔNG QUAN VỀ UAV 2. UAV là gì UAV là các phương tiện di chuyển trên bầu trời không có người lái. Sử dụng lực của các động cơ tác động vào không khí để cung cấp lực nâng.
UAV có thể bay tự hành hoặc được điều khiển từ xa. UAV đã trở thành một phần quan trọng trong nhiều lĩnh vực từ quân sự đến dân dụng, nhờ vào khả năng linh hoạt, tiết kiệm chi phí và hiệu quả cao trong nhiều ứng dụng khác nhau. Lịch sử hình thành và phát triển UAV 2. Lịch sử ngành hàng không - Trước năm 1914: Thời kì sơ khai.
Ngành hàng không xuất hiện vào đầu những năm 1900 với sự thành công của các nhà thiết kế máy bay tại một số quốc gia. Ngày 17/12/1903, Orville và Wilbur Wright đã thực hiện thành công chuyến bay đầu tiên với máy bay động cơ, kéo dài 12 giây và đạt độ cao 37m tại Kitty Hawk, North Carolina, sau bốn năm nghiên cứu. - Giai đoạn từ 1914-1918: Ngành hàng không trong thời kì Chiến Tranh Thế Giới Thứ I. Trong Chiến tranh Thế giới thứ I, công nghệ hàng không phát triển nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu chiến tranh, khiến giá máy bay tăng cao.
Máy bay được cải tiến về công nghệ, đạt tốc độ 130 dặm/giờ, gấp đôi so với thế hệ trước. Tuy nhiên, sau chiến tranh, nguồn cung máy bay dư thừa và nhu cầu giảm mạnh, dẫn đến giá máy bay suy giảm nghiêm trọng và nhiều doanh nghiệp phá sản, gây suy thoái ngành hàng không. Trong khi đó, đường sắt được đầu tư mạnh mẽ, có tốc độ di chuyển tương đương máy bay, khiến nhu cầu vận chuyển bằng đường hàng không chưa phát triển. - Giai đoạn từ 1918-1963: Kỷ nguyên của Airmail (bưu phẩm gửi bằng máy bay).
Năm 1918, dịch vụ vận chuyển bưu phẩm bằng máy bay ra đời, với quân đội Hoa Kỳ chuyển giao trách nhiệm này cho bưu điện Hoa Kỳ. Bưu phẩm đầu tiên được gửi từ Collage Park, Maryland đến Chicago. Doanh thu từ dịch vụ Airmail đã đặt nền móng cho sự phát triển của ngành hàng không. Trong giai đoạn này, máy bay phản lực đầu tiên được sản xuất cho mục đích quân sự tại Đức và sau đó được sử dụng cho thương mại.
Năm 1952, công ty British Overseas Airway Corporation khai thác tuyến bay giữa London và Johannesburg. Năm 1958, máy bay Boeing 707 ra đời và bắt đầu phục vụ vận chuyển xuyên Đại Tây Dương, mở ra kỷ nguyên mới cho ngành hàng không. - Giai đoạn 1964-1973: Ngành hàng không phát triển vượt trội. Trong giai đoạn này, ngành hàng không phát triển mạnh mẽ với công nghệ được nâng cao để sản xuất máy bay chở người và hàng hóa.
Số lượng hành khách và hàng hóa vận chuyển 3 bằng đường hàng không tăng gấp 2,7 lần so với giai đoạn trước, với tốc độ tăng trưởng bình quân 10% mỗi năm. Năm 1971, Federal Express Corp (FedEx) ra mắt dịch vụ vận chuyển hàng hóa Door-to- Door bằng đường hàng không, cam kết vận chuyển hàng hóa đúng hạn và đến tận nơi cho khách hàng. - Giai đoạn 1973-1993: Khủng hoảng dầu mỏ và những thay đổi về chính sách. Ngành hàng không phát triển mạnh với công nghệ nâng cao và số lượng hành khách và hàng hóa tăng gấp 2,7 lần so với giai đoạn trước.
Tốc độ tăng trưởng đạt bình quân 10% mỗi năm. Năm 1971, FedEx ra mắt dịch vụ vận chuyển hàng hóa Door-to-Door bằng đường hàng không. Trong giai đoạn này, hai sự kiện quan trọng là khủng hoảng dầu mỏ năm 1975 và bãi bỏ quy định ràng buộc từ chính phủ khiến ngành trở nên cạnh tranh gay gắt. Chi phí dầu mỏ tăng, chiếm 40-60% chi phí đầu vào, làm giảm lợi nhuận doanh nghiệp.
Cạnh tranh gia tăng do bãi bỏ quy định, khiến lợi nhuận giảm mạnh. Tuy nhiên, số lượng hành khách và sân bay trên thế giới tăng trưởng ngoạn mục. - Giai đoạn 1994-2002: Sự phát triển của mô hình hàng không giá rẻ (Low-Cost Carriers). Trong thập niên 1990, toàn cầu hóa thúc đẩy các doanh nghiệp chuyển nhà máy đến các quốc gia có chi phí nhân công rẻ và thành lập công ty con, trung tâm phân phối trên toàn cầu.
Thương mại điện tử bắt đầu phát triển mạnh mẽ. Ngành hàng không mở rộng đội bay, cải thiện cơ sở vật chất để đáp ứng nhu cầu và tăng cạnh tranh. Mô hình "hàng không giá rẻ" (Low Cost Carrier-LCC) ra đời, cung cấp dịch vụ bay giá thấp, gây áp lực giảm giá vé cho các hãng hàng không truyền thống và kích thích nhu cầu bay tăng. Số lượng hành khách tăng từ 1,3 tỷ năm 1994 lên 2 tỷ năm 2000, hệ số tải tăng từ 66% lên 73%.
Tuy nhiên, ngày 11/9/2001, cuộc khủng bố tại Mỹ khiến ngành hàng không suy thoái nặng nề. Bốn máy bay dân dụng bị khủng bố Al-Qaeda cướp và tấn công, trong đó hai chiếc đâm vào tòa tháp đôi của Trung tâm Thương mại Thế giới ở New York. Lượng hành khách giảm 19,8% trong năm 2001. - Giai đoạn 2003-nay: Hồi phục và tăng trưởng.
Sau suy thoái năm 2001, ngành hàng không phục hồi và tăng trưởng. Từ 2003-2017, lượng hành khách và hàng hóa vận chuyển tăng trưởng bình quân 6,7%/năm và 3,5%/năm. Tuy nhiên, ngành cũng trải qua ba cuộc suy thoái lớn: Tháng 7/2003: Đại dịch SARS bùng nổ từ Hong Kong, lan khắp châu Á và thế giới. Nhiều quốc gia cấm di chuyển quốc tế, làm lượng hành khách không tăng trưởng so với các năm trước.
4 Khủng hoảng tài chính toàn cầu 2008-2009: Khủng hoảng tài chính từ Mỹ lan ra toàn cầu, do khủng hoảng tín dụng và bất động sản. Kinh tế suy thoái, lượng hành khách năm 2009 giảm 10% so với 2008. Tháng 12/2019: Đại dịch COVID-19 bắt đầu từ Vũ Hán, Trung Quốc, lan rộng toàn cầu. Các nước áp dụng biện pháp hạn chế di chuyển, ảnh hưởng lớn đến kinh tế và ngành hàng không.
Dịch kéo dài hơn 2 năm, ngành hàng không đang dần phục hồi. Lịch sử nghiên cứu UAV - Năm 1990: Đầu những năm 1990, nhà phát minh người Pháp-Blériot cùng với Anh em nhà Wright (Mỹ) đã thành công trong việc chế tạo máy bay sử dụng động cơ đốt. Những thành công này là tiền đề cho việc phát triển máy bay không người lái sau này. - Năm 1916: UAV đầu tiên được ra đời vào năm 1916 sau khi Chiến tranh thế giới thứ nhất bùng nổ phục vụ cho mục đích quân sự.
Sử dụng hệ thống dẫn đường vô tuyến do kỹ sư người Anh Archibald Low phát triển - Giai đoạn 1930-1940: Sau đó vào năm 1930-1940 nước Đức bắt đầu triển khai tên lửa không người lái có tên gọi là Bom Buzz để tấn công vào Anh. Tuy nhiên, những quả bom biết bay này không được thiết kế nhiều hệ thống dẫn đường và không quá chính xác về việc xác định mục tiêu. - Năm 1986: Vào năm 1986 chiếc máy bay không người lái đầu tiên RQ2 ra đời giữa sự hợp tác của Hoa Kỳ và Israel. Hệ thống được nâng cấp và có những cải tiến đáng kể về tải trọng.
Sau 10 năm, máy bay không người lái MQ1 được phát triển bởi General Atomics Corporation đã trang bị được vũ khí vào chiến trường với độ chính xác về việc xác định mục tiêu cao đã gây ra sát thương chưa từng có. - Năm 2006: Với những sự tiến bộ vượt bậc hàng năm, máy bay không người lái lần đầu tiên được phép bay trong bộ phận dân sự để thực hiện các hoạt động cứu nạn thiên tai sau sự tàn phá của cơn bão Katrina vào năm 2006, nó có thể phát hiện được dấu hiệu nhiệt của con người với khoảng cách lên tới 10. - Năm 2010: Đến năm 2010, những chiếc máy bay không người lái đã được điều khiển bằng điện thoại thông minh. - Năm 2013: Năm 2013, dự án máy bay không người lái trang bị máy ảnh của công ty DJI , Trung Quốc nghiên cứu ra mắt.
Sau vài năm DJI đã đứng đầu trong lĩnh vực này trên thế giới. 5 - Giai đoạn 2015-2020: Thiết bị máy bay không người lái hay còn gọi là flycam đã trở thành thiết bị chủ đạo được sử dụng rộng rãi trong cộng đồng. Ngoài việc sử dụng làm vũ khí quân sự, các UAV được gắn thêm camera có sức hút vô cùng lớn đối với người dân. - Từ năm 2020-nay: Công nghệ UAV ngày càng được phát triển tân tiến và hiện đại hơn.
Những dòng UAV đời mới sở hữu nhiều tính năng ưu việt và được con người ứng dụng vào nhiều lĩnh vực như xây dựng, phim ảnh, nông nghiệp, nghệ thuật, y tế. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Quadcopter 2. Các bộ phận chính của Quadcopter 2. Khung Khung của hầu hết các loại Quadcopter có hình dạng chữ "X".
Nó bao gồm các bộ phận chính sau: + Thanh tay: là những thanh dài tạo thành cấu trúc chính của khung vỏ. Thanh tay thường được làm từ sợi carbon hoặc nhựa ABS. + Tấm trung tâm: là tấm gắn vào giữa các thanh tay để kết nối chúng lại với nhau. Tấm trung tâm thường được làm từ sợi carbon hoặc nhựa ABS.
+ Giá đỡ động cơ: là những bộ phận gắn vào khung vỏ để gắn động cơ. Giá đỡ động cơ thường được làm từ nhôm hoặc nhựa ABS. + Giá đỡ ESC: là những bộ phận gắn vào khung vỏ để gắn các bộ điều khiển tốc độ điện (ESC). Giá đỡ ESC thường được làm từ nhựa ABS.
+ Giá đỡ pin: là bộ phận gắn vào khung vỏ để gắn pin. Giá đỡ pin thường được làm từ nhựa ABS. Hai vật liệu chính được sử dụng để chế tạo khung là: + Sợi carbon: là một vật liệu nhẹ, bền và cứng, có khả năng chịu lực cao. Nó là lựa chọn phổ biến nhất cho khung vỏ F450 vì nó giúp giảm trọng lượng tổng thể của máy bay đa rô-to và tăng độ bền của nó.
+ Nhựa ABS: là một loại nhựa nhẹ, rẻ và dễ gia công. Nó là lựa chọn phổ biến cho những người mới bắt đầu vì nó dễ lắp ráp và sửa chữa hơn khung vỏ sợi carbon. Động cơ không chổi than a) Cấu tạo của Motor : - Stator: + Lõi sắt: thường làm từ các lá thép mỏng xếp chồng lên nhau để giảm tổn thất do dòng điện xoáy. + Cuộn dây: các cuộn dây đồng quấn quanh lõi sắt.
Khi có dòng điện chạy qua, cuộn dây này sẽ tạo ra từ trường. 6 - Rotor : + Nam châm vĩnh cửu: được gắn xung quanh roto. Các nam châm này tạo ra từ trường ổn định.