基于四旋翼机的全景视频监控系统软件实现

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四旋翼无人机地面监控系统的研究与设计的开题报告

四旋翼无人机地面监控系统的研究与设计的开题报告一、选题背景随着无人机技术的快速发展，无人机已广泛应用于农业植保、航拍摄影、快递物流等领域。

同时，无人机也逐渐渗透到安全监控和应急救援等领域，如四旋翼无人机地面监控系统。

该系统通过无人机的监控摄像头，对一定区域的环境进行监测和采集，从而实现对现场的及时监管和数据实时传输，提高人们的安全保障水平。

二、研究目的与意义本课题旨在研发一种基于四旋翼无人机的地面监控系统，该系统可在各类场合下，通过对无人机的远程控制和图像采集，对目标区域进行全方位、高清晰度的实时监控，为该区域的保安及管理提供可靠的支持与保障，满足不同用户的应用需求，广泛应用于安保、环保、农业等多个领域。

三、研究内容1.了解四旋翼无人机的构造原理，包括无人机的硬件构造和软件控制等方面的知识。

2.研究四旋翼无人机的遥控器控制技术，并开发相应的遥控程序。

3.研究四旋翼无人机的图像采集技术，包括图像传输、图像处理等方面的知识，并开发相应的图像采集程序。

4.研究四旋翼无人机的无线通信技术，包括无线数据传输、视频传输等方面的知识，并开发相应的通信程序。

5.设计系统的整体框架，并进行系统测试和性能分析。

四、研究方法1.采用文献资料法，了解相关技术知识和市场需求，确定无人机地面监控系统的主要功能和技术要求；2.采用实验研究法，设计并开发无人机控制程序、图像采集程序和通信程序，进行系统调试和性能优化。

3.采用案例分析法，对系统典型应用案例进行分析和评估，提升系统的实用价值和市场竞争力。

五、预期成果1.建立基于四旋翼无人机的地面监控系统的软硬件框架；2.研究开发四旋翼无人机的遥控程序、图像采集程序和通信程序，并进行系统调试；3.系统测试和性能分析，评估系统的功能、稳定性和安全性；4.开发两个完整的系统应用案例，并进行系统分析和优化；5.论文撰写和口头答辩。

六、研究难点1.四旋翼无人机遥控器控制技术的研究和开发2.无人机图像采集技术的研究和开发3.无线数据通信技术的研究和开发4.系统性能评估和优化七、进度安排1.文献资料的收集和研究——预计耗时1周2.设计系统框架，确定系统的主要功能——预计耗时1周3.开发遥控程序、图像采集程序和通信程序——预计耗时3周4.系统测试和性能分析——预计耗时2周5.开发应用案例，进行系统分析和优化——预计耗时3周6.论文撰写和口头答辩——预计耗时2周。

基于视觉的室内四旋翼无人机目标追踪系统设计

2 系统硬件设计
如图3所示系统硬件设计包括控制集成电路板的设计，此系统将飞行控制模块、图像处理模块、光流传感器模块、超声波模块、模式切换模块以及距离报警模块集成在一起。
3 飞行器控制系统设计
3.1 控制系统流程如图4所示，本系统利用探测跟踪系统解析摄像头采集
的图像，得出坐标并将其传给飞行器导航系统。飞行器导航经过计算后发出PWM波传给飞行控制系统。飞行控制系统接收PWM波进行姿态的调整。
摘要：针对无人机在室内飞行无法依靠 GPS定位飞行，还有一些人员无法到达的地点进行关键信息的搜寻工作问题，设计了一种基于视觉的室内四旋翼无人机目标追踪系统，实现室内定位自主飞行与物体自主识别跟踪功能。
关键词：四旋翼飞行器；目标追踪；室内自主控制；单目视觉同步定位
中图分类号：TP391
文献标志码：A
2.School of Computing, North China University of Technology, Beijing, 100144, China)
Absrtact：For the UAV can not rely on GPS positioning flight in the indoor flight, there are some people can not reach the location of the key information search work problem, designed a vision based four-rotor UAV target tracking system, indoor positioning autonomous flight and object recognition tracking function.

基于FlightGear的四旋翼无人机三维可视仿真系统研究的开题报告

基于FlightGear的四旋翼无人机三维可视仿真系统研究的开题报告一、研究背景近年来，无人机技术得到了迅速的发展和广泛的应用。

无人机被应用于军事情报、电力巡检、物流配送以及农业植保等领域，并且日益普及。

无人机的三维模拟技术是无人机研究的重要技术，可以为无人机研究人员提供一个安全、低成本、高效的平台。

因此，开发一种符合人类视觉感受的无人机仿真系统，对于提高无人机的仿真精度和降低研究成本具有重要意义。

二、研究目的本研究旨在基于FlightGear的四旋翼无人机三维可视仿真系统，设计出一套符合人类视觉感受的无人机飞行仿真实验平台。

该平台可以模拟无人机在不同环境下的飞行和操作，主要实现以下几个方面的目标：1. 基于FlightGear实现无人机的三维可视效果和运动特征的模拟，优化无人机的运动学、动力学、气动学等基本特性；2. 针对无人机常见的飞行任务（如起飞、降落、悬停、航线飞行、目标搜索等）、传感器数据采集（如图像、视频、激光雷达等）等，实现无人机飞行仿真场景的设计和开发；3. 开发仿真控制平台，实现无人机遥控器、飞控系统、地面站等传统硬件设备的仿真，用于对无人机的控制系统、传感器、系统应对不同情况下的响应能力和负载能力的研究；4. 结合虚拟和现实，实现基于虚拟现实的人机交互系统，使操作者在虚拟环境中可以进行真实的无人机飞行控制操作，使得无人机飞行仿真系统更贴近于实际应用场景。

三、研究内容本研究内容主要包括：1. 无人机仿真系统建模：针对四旋翼无人机，基于FlightGear进行三维场景建模，建立无人机外观、动力学、控制系统等的参数化模型；2. 无人机飞行控制设计：仿真无人机的控制系统，并使用基于PID控制器、LQR控制器等进行无人机飞行控制；3. 仿真场景设计：设置不同场景下的无人机飞行仿真场景和任务，包括航迹规划、目标搜索等，同时课重新设计无人机传感器采集数据和处理方法；4. 仿真实验系统设计：针对无人机所有硬件组成部分进行仿真，包括飞控系统、地面站等，使得仿真实验系统更加完整，实验数据更具可靠性；5. 人机交互模块设计：使用虚拟现实技术，实现基于3D图形的无人机飞行控制操作界面，使得操作者可以在虚拟环境中进行真实的飞行控制操作，并记录操作者的控制行为。

基于摄像头寻迹的四旋翼飞行器设计

摘要本系统设计并制作一架基于摄像头循迹四旋翼自主飞行器，其所需循迹的道路是白底的黑色引导线。

本系统采用模块结构化设计的方法，包括飞行控制模块、驱动模块、电源模块、循迹飞行、高度检测系统等，以Freescale Kinites60单片机为数据处理控制中心，将各个模块有效配合形成整体。

其中飞行控制模块以STM32F407为控制核心，用来调整四旋翼自主飞行器的飞行姿态；而循迹模块以Freescale Kinites60为核心控制器，处理摄像头OV7725采集的图像信息后，把路径信息反馈给飞行控制模块，使飞行器能够按照给定的黑色引导线循迹飞行；超声波模块获取飞行器离地高度信息，并将信息传递给飞行控制模块，从而调整飞行姿态，实现设计要求。

循迹模块和超声波模块与飞行控制模块通过串口保持即时通信，飞行控制模块根据实时反馈的信息，控制电调驱动四个无刷电机完成自主稳定飞行。

关键词：四旋翼自主飞行器，单片机，摄像头循迹，超声波，无刷电机ABSTRACTThe system intended to design and make a four- rotor autonomous vehicle, and the intelligent model tracked its way by camera. At the same time, the tracking way had a black line on the white background. The project adopted the measure of modular structural design, including flight controlling module, driving module, power module, flight tracking and height detection system and so on. The design took Freescale Kinites60 MCU as data processing and controlling central, and the single ship effectively integrated various modules into a whole,of which the flight module put the STM32F407 as controlling core, in order to adjust autonomous vehicle’s flying attitude. However the flight tracking module took Freescale Kinites60 as core controller, which dealt with the image information collected by camera, then feedback path information to flight controlling module so that the four- rotor autonomous vehicle could fly according to the black guiding line. The ultrasonic module got the information of the aircraft altitude and transformed the message to flight controlling module as to adjust flying attitude and met the design requirement. The tracking module, ultrasonic module and flight control module should maintain instant communication through the serial port, then the flight controlling module controlled ESC to drive four brushless motor and completed autonomous stable flight by the real-time feedback information.Key words: four- rotor autonomous vehicle, MCU, camera tracking, ultrasonic module, brushless motor目录1 概论 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 国内外飞行器的研究现状 (1)1.3 四旋翼飞行器的主要生产公司 (3)1.4 本研究的目的和意义 (3)1.5 小结 (4)2系统总体设计方案 (5)2. 1 驱动模块的论证与选择 (5)2. 2 传感器模块的选择 (6)2. 2 电源模块的论证与选择 (8)2. 3 飞行控制模块的论证与选择 (8)2. 4 摄像头模块的论证与选择 (8)2. 5 高度检测系统的论证与选择 (10)2. 6 小结 (11)3系统理论分析 (12)3. 1 四旋翼飞行器的模型简析 (12)3. 2 四旋翼飞行器坐标系的建立 (12)3. 3 四旋翼飞行器上总的力和力矩 (14)3. 4 四旋翼飞行器力学控制原理 (14)3. 5 小结 (18)4硬件电路部分设计 (19)4. 1 系统硬件总体设计 (19)4. 2 电机驱动模块 (19)4. 3 电源模块 (20)4. 4 小结 (21)5系统设计软件部分设计 (22)5. 1 程序设计总论 (22)5. 2 软件开发工具简介 (22)5. 3 程序流程图 (23)5. 4 各模块初始化 (25)5. 5 算法设计 (26)5. 6 小结 (30)6 系统调试 (31)6. 1 软硬件调试 (31)6. 2 通用排故方法 (33)6. 3 小结 (34)7 参考文献 (35)致谢 (36)附录 (37)1 概论1.1 选题背景四旋翼飞行器是一种有四个螺旋桨且由两对正反桨呈“+”形交叉排列的飞行器。

基于四旋翼飞行器的环境参数监测系统

国威运城学院近年来，国内的经济水平和生产制造能力迅速提高。

随之而来的废物排放问题不得不让人们警惕。

对环境进行实时测量评估是防止环境污染的关键,也是环境污染治理的前提，但是国内对于环境监测的技术手段还不完善。

目前主要使用地面观测站和环境监测卫星2种方式进行环境监测，对于很多特殊情况的环境监测，这2种方式并不能很好地完成测量任务。

地面观测站是固定式测量，测量范围有限，环境监测卫星也因为成本问题很难做到大规模普及，将四旋翼飞行器用于环境监测可很好地解决这些问题。

基于四旋翼飞行器的环境监测系统旨在解决现有环境监测方法的不足。

它可完成对指定地点的环境参数测量，并且将测量的参数通过无线数据传输模块发送至计算机，显示在上位机软件上，数据实时性更强。

另外，在面对突发的有害物质泄漏时，有更强的应用性，对于当前国内的环境情况，该系统有很大的应用前景。

背景分析气态和颗粒状的污染物是造成空气恶化的元凶，气态污染物包括：部分碳氧化合物、氮氧化合物、硫氧化物以及VOC 气体等。

其中，VOC 是一类有害气体的通用名称，如烷烃、乙炔等。

颗粒主要分为2种类型：可吸入颗粒PM10是粒径小于10μm 的细颗粒，PM2.5是直径小于2.5μm 的细颗粒，PM2.5的直径小、质量轻，与PM10相比更容易传播，可对人体健康构成严重威胁。

环境中的空气温湿度也是气象观测中的重要参数，同时为了精确测量置我们还需要对四旋翼飞行器的高度位置和GPS 数据进行测量。

方案设计系统方案分四旋翼飞行器环境监测部分和地面站接收部分。

四旋翼飞行器环境监测部分由环境测量传感器、高度传感器、GPS 模块、单片机、无线通信模块和地面站遥控器接收机等组成，各个传感器、无线通信模块、GPS 模块依照通信接口协议与单片机连接，地面站遥控器接收机与单片机输入输出捕获I/O 口相连。

地面站接收部分由无线通信模块、串口模块、计算机平台和上位机软件组成，无线通信模块与串口模块连接后接入计算机平台，数据通过计算机端口传给上位机软件。

一种四旋翼机的图像采集监控装置[实用新型专利]

专利名称：一种四旋翼机的图像采集监控装置专利类型：实用新型专利
发明人：彭祺,李春生,効若莺,吴琦,屠礼芬
申请号：CN201621446463.1
申请日：20161227
公开号：CN206389470U
公开日：
20170808
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种四旋翼机的图像采集监控装置，适用于四旋翼机，包括：安装在四旋翼机上的依次连接的拍摄装置、数据传输装置、飞行控制装置和GPS装置，以及与数据传输装置无线连接的地面监控装置；拍摄装置包括网络摄像机和红外视频采集装置。

本实用新型通过地面监控装置实现对四旋翼机的灵活控制，获得准确清晰的图像，从而实现实时实地全方位灵活农业农情图像监控。

申请人：湖北工程学院
地址：432000 湖北省孝感市交通大道272号
国籍：CN
代理机构：北京轻创知识产权代理有限公司
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基于emWin图形库的四旋翼飞行器监控系统设计

基于emWin图形库的四旋翼飞行器监控系统设计
郑力;蔡启仲;陆伟男;李刚
【期刊名称】《计算机测量与控制》
【年(卷),期】2015(23)6
【摘要】为了对四旋翼飞行器在飞行过程中实现更加便利的监控,采用LPC1788微处理器和emWin图形库设计了四旋翼飞行器监控系统;按照监控系统的整体设计方案,设计了监控系统的硬件结构以及软件主体框架和程序流程,制定了无线模块的应用层通信协议,调用emWin的API函数创建四旋翼监控系统触摸显示控制屏界面;四旋翼飞行器经过多次飞行测试验证,监控系统实现了同时显示四旋翼飞行器的飞行姿态数据以及控制飞行器启动、飞行和着陆的功能,运行效果好,实用性强.【总页数】4页(P1986-1989)
【作者】郑力;蔡启仲;陆伟男;李刚
【作者单位】广西科技大学电气与信息工程学院,广西柳州 545006;广西科技大学电气与信息工程学院,广西柳州 545006;广西科技大学电气与信息工程学院,广西柳州 545006;广西科技大学电气与信息工程学院,广西柳州 545006
【正文语种】中文
【中图分类】TP277
【相关文献】
1.基于emWin图形库的电动汽车液晶仪表设计 [J], 陈新;蒲庆文
2.基于STM32和emWin图形库的液晶显示系统设计 [J], 肖林京;于鹏杰;于志豪;
常龙;岳明臣
3.中文字库芯片GT30L32S4W在emWin图形库中的应用 [J], 赵云
4.基于emWin图形库的低成本液晶触摸屏系统开发 [J], 黄开珍;邹卫军
5.下肢康复训练机器人的emWin图形库显示系统设计 [J], 李彩凤;杨风
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视频跟踪四旋翼飞行器创新实验系统

视频跟踪四旋翼飞行器创新实验系统作者：郝子强肖博李彦孚朱佳俊邓佳伟来源：《科技资讯》 2011年第35期郝子强肖博李彦孚朱佳俊邓佳伟(长春理工大学电工电子实验教学中心长春 130022)摘要:提出了一种具有视频跟踪功能的四旋翼飞行器创新实验系统设计方案,通过搭建小型四旋翼无人机飞行平台和人机界面,使其能够将远程视频信号和传感器采集信号无线传输至上位机,结合数字图像处理技术与基于AVR单片机的电机控制、数据处理等功能,实现其自主飞行模式、预订高度悬停功能、飞行器的远程控制、视频信号处理和整体系统的无线通讯。

关键词:视频跟踪四旋翼飞行器无线传输数字图像处理技术 AVR单片机中图分类号:TP29 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)12(b)-0015-01四旋翼飞行器的控制远比固定翼复杂,早期的技术水平无法实现其自主飞行控制。

但因其起飞和降落所需空间较少,在障碍物密集环境下的操控性较高,以及姿态保持能力较强的优点,在民用和军事领域都有广泛的应用前景。

小型四旋翼飞行器的研究近年来日趋成熟,并为自动控制,先进传感器技术以及计算机科学等诸多技术领域的融合提供了一个平台。

1 四旋翼飞行器整体设计四旋翼飞行器的整体设计方案如图1所示。

整个系统由动力设备、机载传感器、中控单元、无线通讯模块和图像采集模块组成。

由产生升力的4个旋翼、支撑旋翼的机身主体框架和控制板组成。

其中,旋翼部分又包括4个直流无刷驱动电机、桨叶和连接件等;机体框架由2根铝合金构架十字交叉而成(如图1)。

2 系统硬件设计2.1 中央控制模块本文提出的四旋翼飞行器系统采用自行设计的AVR Atmega128开发板作为飞行器的中央控制单元,其为ATMEL公司的8位系列单片机中配置最高的一款,应用极为广泛,引脚丰富,功能全面,可以提供飞行器系统中需要的所有应用接口及总线。

2.2 传感器模块飞行姿态控制单元采用美盛公司(In venSense)的ITG-3200型整合性三轴数字输出陀螺仪来实现。

基于四轴飞行器的校园全方位自动监控预警系统

651.1 四轴飞行器飞行原理四轴飞行器的飞行原理是通过4个螺旋桨之间对称的两个螺旋桨反作用力抵消每个螺旋桨产生的反桨矩。

当4个螺旋桨以同一个速度旋转时，每个螺旋桨产生相同的升力，当总升力大于四轴飞行器自身的重力时飞行器向上飞行，当产生的升力与自身重力等大时，飞行器在空中处于相对静止状态，当总升力小于四轴飞行器自身的重力时飞行器做下降运动。

当飞行器左侧两个螺旋桨旋转速度大于右侧螺旋桨旋转速度时，飞行器向右侧飞行，反之向左飞行。

相同原理，当前后两对螺旋桨旋转速度不同时，飞行器做前后运动。

上述是四轴飞行器的基本飞行原理。

1.2 四轴飞行器硬件构成四轴飞行器主要有地面站、遥控器、飞控模块、GPS 模块、无刷电机以及高清摄像装置组成。

根据实际监控需要，飞行器有自动飞行监控和人工地面控制监控两种监控模式。

四轴飞行器硬件选用Pixhawk 飞控模块作为主控制器，这是一款32位的开源芯片，可以将规划好的飞行器飞行路径导入，并可根据实时监控需要修改飞行路径参数。

飞行器遥控模块选用的是乐迪公司生产的进行预警，形成数据处理模块。

图1 校园监控预警系统构成2.1 数据采集模块数据采集模块主要指搭载在四轴飞行器上的USB 摄像头，通过使用时间轴分布的方式对采集的视频信息进行编号，根据摄像头采集视频的时间不同对不同的视频信息进行排序，将采集的视FLV 格式，以便信号存储和无线传输。

校园全方位监控预警系统需要多台飞行器进行图像采集，依据视频信息的首帧时间和该视频的持续时间，对采集的视频标记到特定的飞行器摄像头的时间轴上。

飞行器采集的视频包括时间信息和地点信息和IP 对视频的属性进行标示，以便对历史记录进行空间地点和属性的双向查询。

通过建立多媒体文件数据库的方式对采集的视频信息进行管理，每个飞行器采集的视频信息都存在数据库中单独的目录下面，采集的视频按照飞行器编号和采集时输过程为，四轴飞行器搭载的USB 摄像头对校园内的视频信息进行采集，通过无线网卡上传到无线路由器，经过在学校构建的广域网进行传输，可以通过WiFi 的方式连接到接收端的无线路由，经过无线网络或者是互联网传输到监控室内的PC 机上，通过数据处理模块对采集的视频信息进行分析和预警。

四旋翼飞行器与地面监控软件的结构设计

四旋翼飞行器与地面监控软件的结构设计
高千;肖宇
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2017(030)007
【摘要】设计了一个四旋翼飞行器平台和其地面监控软件.该平台协助四旋翼飞行器进行移动数据地面收集.对四旋翼飞行器平台的总体结构进行介绍,并从硬件和软件两个方面进行详细阐述.
【总页数】3页(P11-13)
【作者】高千;肖宇
【作者单位】国网辽宁省电力有限公司营口供电公司,辽宁营口 115000;东南大学自动化学院,江苏南京 210096
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于LabVIEW的吊篮姿态控制地面监控软件设计 [J], 庄雷;杨宇科;苗景刚;周江华
2.铁路空调客车地面电源监控系统软件设计 [J], 马殷元;王虎军;谢文洋
3.飞机地面电源监控系统软件设计 [J], 郝世勇;程绪刚;邱智
4.浅析ADS-B地面站集中监控软件的维护与实施 [J], 高占岭
5.无人直升机地面监控软件模块化设计与实现 [J], 宋乐
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微型四旋翼飞行器的嵌入式视频监控终端

微型四旋翼飞行器的嵌入式视频监控终端
赵晓丽;陈慧;宋占伟
【期刊名称】《吉林大学学报（信息科学版）》
【年(卷),期】2016(034)001
【摘要】为实现微型四旋翼飞行器的视频传输和远程姿态控制功能,设计了基于
S3C6410+ Linux系统的远程监控终端.此终端以S3C6410 ARM11为主控单元,搭建Linux操作系统,采用UDP(User Datagram Protocol)传输协议,经WiFi传输视频及控制信息.经测试表明,该终端性能稳定,传输速率能满足实时监控的需求.
【总页数】5页(P122-126)
【作者】赵晓丽;陈慧;宋占伟
【作者单位】吉林大学电子科学与工程学院,长春130012;吉林大学电子科学与工程学院,长春130012;吉林大学电子科学与工程学院,长春130012
【正文语种】中文
【中图分类】TN919.85
【相关文献】
1.3G嵌入式智能视频监控终端的设计 [J], 彭燕;张起贵;陈瑜;
2.物联网智能视频监控终端的嵌入式处理平台设计 [J], 李琼
3.多功能嵌入式智能视频监控终端设计 [J], 周凯杰
4.一种嵌入式视频监控终端拓展接入带宽的实现 [J], 孙舒淼;
5.3G嵌入式智能视频监控终端的设计 [J], 彭燕;张起贵;陈瑜
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基于STM32的微型四旋翼无人机控制系统设计—软件设计

毕业设计(论文)开题报告题目：基于STM32的微型四旋翼无人机控制系统设计—软件设计院（系）电子信息工程学院专业电气工程及其自动化班级姓名学号导师2017年3月9日与国外相比，国内对四旋翼无人机的研究起步较晚，尚处于初步阶段。

主要有南京航空航天大学、北京航空航天大学、中国科学技术大学、哈尔滨工业大学、国防科学技术大学等高校的硕士研究生以及一些高新技术企业对四旋翼无人飞行器研究的比较多。

值得一提的是于2006年成立的深圳市大疆创新科技有限公司也一直致力于多旋翼无人机的研发创新，研发的主流产品线包括，Ace One系列工业无人直升机飞行控制系统及地面站控制系统，筋斗云系列多旋翼航拍飞行器，包含了高清数字图传的如来系列手持控制一体机等等。

如PHANTOM2VISIO+飞行器，它自带云台，可加载高清摄像机，采用三轴陀螺减震和GPS定点定高技术，飞行稳定、操作简单，又称为会飞的相机。

2本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施四旋翼飞行器的控制系统由姿态测量系统、飞行控制系统组成。

姿态测量系参考文献[1]岳基隆.四旋翼无人机自适应控制方法研究[D].长沙:国防科学技术大学,2010.[2]王小莉.面向桥梁检测的四旋翼飞行器控制系统研究[D].重庆交通大学,2013,05[3]单海燕.四旋翼无人直升机飞行控制技术研究[D].南京:南京航空航天大学,2008.[4]郭晓鸿.微型四旋翼无人机控制系统设计与实现[D].南京:南京航空航天大学,20 12.[5]庞庆霈.四旋翼飞行器设计与稳定控制研究[D].中国科学技术大学,2011.[6]庞庆霈,李家文,黄文号.四旋翼飞行器设计与平稳控制仿真研究[J].电光与控制,2012.[7]胡庆.基于STM32单片机的无人机飞行控制系统设计[D].南京:南京航空航天大学,2012.[8]胡飞.小型四旋翼飞行器飞行控制系统研究与设计[D].上海:上海交通大学,2009.[9] Derrick Yeo, Ella M.Aerodynamic Sensing as Feedback for Ornithopter Flight Control. 49th AIAA Aerospace Sciences Meeting,2011.[10]黄波.基于磁传感器阵列的微弱磁性目标定位的研究[D].武汉工程大学，2012.[11]蒋乐平.基于DSP的太阳能飞航飞行控制器研究[D].南昌航空大学,2012.[12]黄毅.某近程小型无人机飞行控制系统研究[D].南昌航空大学,2013.[13] Yasaman Saeedi, Robustness Analysis of a Simultaneously Stabilizing Controller: A Flight Control Case Study. AIAA 2011.[14]芦燊桑.无人机遥测遥控地面站系统研究[D].南昌航空大学,2012.[15]胡宁博，李剑，赵榉云.基于HMC5883的电子罗盘设计[J].传感器世界,2011,06:35-38[16] John M. Kearney, Ari Glezer. Aero-Effected Flight Control Using Distributed Active Bleed.41st AIAA Fluid Dynamics Conference and Exhibit, 2011:3099-3110.。

基于optitrack的四旋翼无人飞行器室内控制平台软件设计——小论文

基于optitrack的四旋翼无人飞行器室内控制平台软件设计学院：机械工程专业：机械工程姓名：高伟晋学号：41340116指导教师：缪存孝讲师摘要课题的背景与意义随着无人机的小型化和轻量化发展，越来越多的无人机应用推广到了室内。

相应地，对室内地面站软件的要求也越来越高。

在靠MOCAP等室内定位系统获取到的飞行器位姿的基础上进行飞行器的控制，是目前室内飞行器地面站需要实现的基本功能。

进行室内轨迹的规划与跟踪，执行特定的室内动作，都需要室内地面站的支持。

本文即关注飞行器的室内飞行控制地面站的开发，尝试实现飞行器的室内定点悬停和简单的航迹跟踪功能。

在室外靠GPS定位导航的无人机地面站已经比较成熟，而在应用于室内的无人机地面站尚处在探索阶段。

首先，室内的定位问题也没有通用的解决方案，目前用到的方法有IMU，光流，动作捕捉，视觉等。

各种方法各有优劣，动作捕捉由于定位精度高（相对于IMU），处理速度块（相对于视觉）等优点，广泛应用于室内的定位应用。

其次，由于四旋翼飞行器结构简单、成本低廉、飞行性能卓越以及飞行控制方式独特等原因，已经成为室内SLAM，室内短距通信等研究的重要平台。

最后，四旋翼飞行器的编队飞行是无人机研究的又一热点与难点，而室内控制平台的开发是研究飞行器的室内编队飞行的前提。

无人机编队飞行，协同执行任务提高了效率与可靠性，在应用领域意义重大，可以用来开发与验证算法，促进其它相关领域的发展。

相关原理介绍无人机实时定位解决方案是利用高精度的OptiTrack三维运动捕捉系统。

OptiTrack利用了双目定位的原理。

双目定位原理是如果两台已知参数和相对位置的摄像头同时看到一个点，那么从几何学上来说，这个点的位置是唯一确定的。

OptiTrack系统包括至少6台以上的摄像头，相当于多对双目；又由于其能自身发射红外光，镜头只接收红外光，不受外界可见光影响，所以捕捉位置精度高，在0.1mm以下。

OptiTrack只对点进行定位，相对于传统图像视觉，处理信息量少，因此延时很短，在4ms以下。

基于STM32的四旋翼飞行器控制系统设计

基于STM32的四旋翼飞行器控制系统设计四旋翼飞行器是一种由四个旋翼驱动的无人机。

它具有垂直起降和悬停的能力，能够在空中保持稳定飞行。

基于STM32的四旋翼飞行器控制系统设计需要考虑飞行器的姿态控制、飞行模式控制、传感器数据获取与处理等方面，同时还需要实现与地面站的通信和数据传输。

首先，飞行器的姿态控制是控制系统设计的核心。

通过采用传感器获取飞行器的姿态信息，如加速度计、陀螺仪和磁力计等，利用PID控制算法对飞行器进行姿态调整，使其保持平衡和稳定飞行。

STM32可以通过配置外设，如ADC和定时器，来获取传感器数据，同时使用GPIO口来控制电机的转速，实现四旋翼飞行器的姿态控制。

其次，飞行模式控制是四旋翼飞行器控制系统中的另一个重要方面。

飞行模式通常包括手动模式、自稳模式和定点悬停模式等。

在手动模式下，飞行器由遥控器控制飞行方向和速度。

在自稳模式下，飞行器利用姿态控制算法来保持平衡和稳定飞行。

在定点悬停模式下，飞行器根据传感器数据和定位信息，实现在空中固定位置悬停。

通过STM32的串口通信模块与遥控器通信，可以实现飞行模式的切换和控制。

另外，传感器数据获取与处理也是四旋翼飞行器控制系统设计的重要部分。

飞行器需要获取传感器数据，如高度、速度和位置等信息，并进行处理，以进行姿态控制和飞行模式控制。

STM32可以通过配置串口通信、I2C或SPI总线来获取和处理传感器数据，同时利用内部的计算和存储单元进行数据处理和算法运算。

最后，与地面站的通信和数据传输是四旋翼飞行器控制系统设计中的另一个重要方面。

地面站可以通过无线通信方式与飞行器进行通信，获取飞行器的状态信息和传感器数据，并发送飞行指令和控制信号。

通过配置STM32的无线通信模块，如WiFi或蓝牙模块，可以实现与地面站的通信和数据传输。

除了以上提到的关键设计方面，四旋翼飞行器控制系统设计还需要考虑电源管理、动力系统控制（电机控制）、GPS定位和导航等问题。