(完整版)基于GPS的四旋翼飞行器的毕业设计论文
四旋翼无人机设计与制作毕业论文
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1绪论 .. (2)1.1研究背景及意义 (2)1.2 国内外四旋翼飞行器的研究现状 (2)1.2.1国外四旋翼飞行器的研究现状 (2)1.2.2国内四旋翼飞行器的研究现状 (4)1.3 本文研究内容和方法 (5)2 四旋翼飞行器工作原理 (7)2.1 四旋翼飞行器的飞行原理 (7)2.2 四旋翼飞行器系统结构 (7)3 四旋翼飞行器硬件系统设计 (9)3.1 微惯性组合系统传感器组成 (9)3.1.1 MEMS陀螺仪传感器 (9)3.1.2 MEMS加速度计传感器 (9)3.1.3 三轴数字罗盘传感器 (10)3.2 姿态测量系统传感器选型 (10)3.3 电源系统设计 (12)3.4 其它硬件模块 (12)3.4.1 无线通信模块 (12)3.4.2 电机和电机驱动模块 (13)3.4.3 机架和螺旋桨的选型 (14)3.4.4 遥控控制模块 (15)4 四旋翼飞行器姿态参考系统设计 (17)4.1 姿态参考系统原理 (17)4.2 传感器信号处理 (18)4.2.1 加速度传感器信号处理 (18)4.2.2 陀螺仪信号处理 (18)4.2.3 电子罗盘信号处理 (19)4.3 坐标系 (19)4.4 姿态角定义 (20)4.5 四元数姿态解算算法 (21)4.6 校准载体航向角 (29)5 四旋翼飞行器系统软件设计 (31)5.1 系统程序设计 (31)5.1.1 姿态参考系统软件设计 (31)5.1.2 PID控制算法设计 (32)结论 (34)参考文献 (35)绪论1.1研究背景及意义随着MEMS传感器、无刷电机、单片机以及锂电池技术的发展，四旋翼飞行器现在已经成为航模界的后起之秀。
2015年全国大学生电子设计大赛四旋翼飞行器论文
2015年全国大学生电子设计竞赛多旋翼自主飞行器（C题）2015年8月15日摘要本文对四旋翼碟形飞行器进行了初步的研究和设计。
首先，对飞行器各旋翼的电机选择做了论证，分析了实际升力效率与PWM的关系并选择了此样机的最优工作频率，并重点对飞行器进行了硬件和软件的设计。
本飞行器采用瑞萨R5F100LEA单片机为主控制器，通过四元数算法处理传感器MPU6000采集机身平衡信息并进行闭环的PID控制来保持机身的平衡。
整个控制系统包括电源模块、传感器检测模块、电机调速模块、飞行控制模块及微处理器模块等。
角度传感器和角速率传感模块为整个系统提供飞行器当前姿态和角速率信号，构成飞行器的增稳系统。
本系统经过飞行测试，可以达到设计要求。
关键字：R5F100LEA单片机、传感器、PWM、PID控制。
目录1系统方案本系统主要由电源模块、电机调速控制模块、飞行控制模块、传感器模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
电机的论证与选择四旋翼无人飞行器是通过控制四个不同无刷直流电机的转速，达到控制四旋翼无人飞行器的飞行姿态和位置，与传统直升机通过控制舵机来改变螺旋桨的桨距角，达到控制直升机的目的不同。
在电机的选型上，主要有直流有刷电机和直流无刷电机两种。
方案一：直流有刷电机是当前普遍使用的一种直流电机，它的驱动电路简单、控制方法成熟，但是直流有刷电机使用电刷进行换向，换向时电刷与线圈触电存在机械接触，电机长时间高速转动使极易因磨损导致电气接触不良等问题，而且有刷电机效率低、力矩小、重量大，不适合对功率重量比敏感的电动小型飞行器。
方案二：直流无刷电机能量密度高、力矩大、重量轻，采用非接触式的电子换向方法，消除了电刷磨损，较好地解决了直流有刷电机的缺点，适用于对功率重量比敏感的用途，同时增强了电机的可靠性。
综合以上两种方案，选择方案二。
红外对管检测传感器的论证与选择探测地面黑线的基本原理是：光线照射到路面并反射，由于黑线和白色地面对光的反射系数不同，所以可以根据接收到的反射光强弱来判断黑线。
四轴飞行器设计毕业设计论文
目录第一部分设计任务与调研 (1)1研究背景 (1)2毕业设计的主要任务 (1)第二部分设计说明 (2)1理论分析 (2)2设计方案 (6)2.1 微控制器的选择 (6)2.2 无线模块的选择 (7)2.3 其他模块图片 (9)第三部分设计成果 (10)第四部分结束语 (11)第五部分致谢 (12)第六部分参考文献 (13)第一部分设计任务与调研1研究背景四轴飞行器具备VTOL(Vertical Take-Off and Landing，垂直起降)飞行器的所有优点，又具备无人机的造价低、可重复性强以及事故代价低等特点，具有广阔的应用前景。
可应用于军事上的地面战场侦察和监视，获取不易获取的情报。
能够执行禁飞区巡逻和近距离空中支持等特殊任务，可应对现代电子战、实现通信中继等现代战争模式。
在民用方面可用于灾后搜救、城市交通巡逻与目标跟踪等诸多方面。
工业上可以用在安全巡检，大型化工现场、高压输电线、水坝、大桥和地震后山区等人工不容易到达空间进行安全任务检查与搜救工作，能够对执行区域进行航拍和成图等。
因此，四轴飞行器的研究意义重大。
2毕业设计的主要任务本设计基于Arduino平台的四轴飞行器，包括Arduino最小系统、传感器模块、供电模块、电机驱动模块、蓝牙通讯模块等部分组成。
通过Arduino最小系统采集各传感器模块的数据并进行分析，将处理结果送入电机驱动模块进行姿态调整，实现四轴平稳飞行，系统框图如下：图1 系统框图第二部分设计说明1理论分析设计一个基于Arduino开源硬件平台的最小系统板，采集传感器的数据，传递给主芯片，芯片通过具体算法得出数据调整翼动部分实现水平。
下面将分析一种常见的四轴飞行器姿态解算方法，Mahony的互补滤波法。
此法简单有效，先定义Kp，Ki，以及halfT 。
Kp，Ki，控制加速度计修正陀螺仪积分姿态的速度halfT ，姿态解算时间的一半。
此处解算姿态速度为500HZ，因此halfT 为0.001#define Kp 2.0f#define Ki 0.002f#define halfT 0.001f初始化四元数float q0 = 1, q1 = 0, q2 = 0, q3 = 0;定义姿态解算误差的积分float exInt = 0, eyInt = 0, ezInt = 0;以下为姿态解算函数。
四旋翼无人机设计与制作毕业论文
四旋翼无人机设计与制作毕业论文摘要：无人机作为一种重要的航空器，具有广泛的应用前景。
本论文以四旋翼无人机为研究对象，通过对其设计与制作的实践，在硬件和软件方面进行详细阐述。
主要包括无人机的结构设计、电路设计以及飞行控制系统的编程。
通过实际测试，验证了该无人机的飞行性能。
关键词：无人机、四旋翼、设计、制作、飞行控制系统第一章引言无人机是一种可以在没有人操控的情况下自主飞行的航空器。
其广泛应用于航拍、农业、交通、救援等领域。
四旋翼无人机作为一种应用广泛的无人机，具有结构简单、稳定性好的特点。
因此本论文以四旋翼无人机为研究对象，旨在通过具体的设计与制作过程探究其相关技术和原理。
第二章无人机的结构设计2.1无人机的基本组成部分2.2机身设计机身的设计要考虑到材料的轻量化和强度的要求。
一般使用轻质的碳纤维材料制作机身，同时增加机身的刚性，提高结构的强度和稳定性。
2.3电机和螺旋桨设计电机是驱动四旋翼无人机飞行的关键器件，其选型要根据负载和飞行需求来确定。
同时，螺旋桨的选择也要考虑到机身的尺寸和重量，以及飞行的稳定性。
第三章无人机的电路设计3.1电路原理图设计根据四旋翼无人机的功能要求，设计相应的电路原理图。
主要包括电源供给电路、电机驱动电路和飞行控制系统。
3.2电路板制作将电路原理图转化为实际的电路板，并通过蚀刻和钻孔等工艺制作出来。
可使用CAD软件进行设计，选择合适的印刷电路板材料，然后通过化学方法蚀刻出电路线路图。
第四章无人机的飞行控制系统的编程4.1控制算法设计无人机的飞行控制系统是其能够自主飞行的关键。
通过对四旋翼无人机的姿态控制、高度控制和速度控制等方面进行算法设计。
4.2编程实现基于设计出的控制算法，利用C语言等编程语言进行实际代码的编写。
通过传感器采集到的数据以及飞行控制系统的指令进行相应的处理，并将处理结果发送给无人机的执行机构（电机）。
第五章实验与结果分析通过将设计好的无人机进行实际测试，对其飞行性能进行验证。
基于GPS的四轴飞行器的导航系统设计
密级：NANCHANG UNIVERSITY学士学位论文THESIS OF BACHELOR（2011—2015年）题目：四轴飞行器的GPS导航系统设计学院：信息工程学院系自动化系专业班级：测控技术与仪器学生姓名：程浩学号：5801211090 指导教师：张宇职称：讲师起讫日期：2015年3月15日至2015年5月29日南昌大学学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。
本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密□，在年解密后适用本授权书。
本学位论文属于不保密□。
（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：导师签名：日期：目录摘要 (1)第一章绪论 (3)1.1 四轴飞行器定义 (3)1.2 国内外研究现状及发展趋势 (3)第二章四轴飞行器GPS导航模块分析实现设计 (5)2.1 GPS导航系统整体实现程序流程图 (5)2.2 GPS导航系统实现方向框图 (5)2.3 GPS导航模块介绍 (6)2.4 GPS导航模块协议信息接收分析设计 (6)2.5 GPS导航模块协议信息提取设计 (10)2.6 LCD12864液晶显示设计 (10)2.7 按键响应设计 (10)第三章四轴飞行器GPS导航模块硬件设计 (11)3.1 最小系统硬件设计 (11)3.1.1 单片机STC89C52 (11)3.1.2 单片机晶振部分 (12)3.1.3 单片机复位部分 (13)3.1.4 电源模块部分 (13)3.1.5 轻触按键控制部分 (14)3.2 12864液晶显示硬件设计 (14)3.3 GPS导航模块硬件设计 (16)第四章结束语 (18)4.1 展望 (18)4.2 小结与体会 (18)参考文献 (19)附录 (20)四轴飞行器的GPS导航系统设计专业：测控技术与仪器学号：5801211090学生姓名：程浩指导教师：张宇摘要在四轴飞行器诞生之前，如某地发生灾害，救援人员到达现场路途艰辛，派无人机探路虽可以节省时间成本很高，动辄几十万。
毕业设计四旋翼飞行器
毕业设计四旋翼飞行器毕业设计四旋翼飞行器近年来，随着科技的不断发展，四旋翼飞行器成为了一个备受关注的话题。
无论是在军事领域还是民用领域，四旋翼飞行器都展现出了巨大的潜力和广阔的应用前景。
作为毕业设计的选题，四旋翼飞行器无疑是一个令人兴奋的选择。
首先，让我们来了解一下四旋翼飞行器的基本原理。
四旋翼飞行器是一种通过四个对称排列的螺旋桨产生升力，从而实现飞行的无人机。
它的优点在于灵活性高、悬停能力强、机动性好等。
这些特点使得四旋翼飞行器在航拍、勘测、救援等领域有着广泛的应用。
在设计四旋翼飞行器时，我们需要考虑多个方面。
首先是结构设计。
四旋翼飞行器的结构设计涉及到机身、螺旋桨、电机等多个部分。
合理的结构设计能够提高飞行器的稳定性和操控性。
其次是控制系统设计。
四旋翼飞行器的控制系统包括飞行控制器、遥控器等。
优秀的控制系统设计能够提高飞行器的飞行性能和安全性。
最后是能源供应设计。
四旋翼飞行器通常使用电池作为能源供应，因此需要考虑电池容量、充电时间等因素，以确保飞行器的续航能力。
在毕业设计中，我们可以选择不同的方向来进行研究。
一方面，我们可以研究四旋翼飞行器的稳定性和控制性能。
通过对控制算法的优化和飞行器结构的改进，提高飞行器的稳定性和操控性，使其能够在不同环境下完成各种任务。
另一方面，我们可以研究四旋翼飞行器的应用领域。
通过对不同应用领域的需求和特点的分析，设计出适应性强、功能多样的四旋翼飞行器，开拓新的应用市场。
当然，在进行毕业设计的过程中，我们也会面临一些挑战。
首先是技术挑战。
四旋翼飞行器涉及到多个学科的知识，如机械设计、电子技术、控制理论等。
我们需要充分利用所学知识，结合实践经验，解决技术上的问题。
其次是资源挑战。
进行四旋翼飞行器的设计和制作需要一定的资金和设备支持。
我们需要合理安排资源，确保毕业设计的顺利进行。
然而，面对挑战，我们更应该看到四旋翼飞行器的巨大潜力。
四旋翼飞行器不仅可以应用于军事、航拍等领域，还可以用于环境监测、物流配送等领域。
毕业设计论文四旋翼飞行器PID控制器的设计
第一章 四旋翼飞行器概述
1.1引言
目前国内外对飞行器的研究主要包括三种：固定翼、旋翼及扑翼式，四旋翼飞行器在布局形式上属于旋翼式的一种。国外早在上世纪初期就开始研究四旋翼飞行器。这种飞行器由军方率先研发并制造用于情报侦查等领域。很多科技企业、大学及研究所也研发并实现了自己的四旋翼飞行器。
目前，国内有很多致力于开源四旋翼飞行器研发的科技企业及技术团队，最受欢迎的有匿名科创开发的匿名四轴，圆点博士小四轴等。匿名四轴的控制方法主要是对姿态欧拉角进行控制，圆点博士小四轴主要是对姿态四元数进行控制，控制效果都很好。这给很多电子技术爱好者提供了丰富的学习资料。
国内有很多针对多旋翼飞行器的技术论坛，也有很多技术论坛专门开设了四旋翼飞行器讨论版块，汇聚了众多四旋翼飞行器的爱好者，提供了飞行器技术学习和提升的平台。
本设计主要介绍一种四旋翼飞行器的实现方案，以意法半导体公司生产的基于AMR Cortex-M3内核的STM32F103C8T6微型控制器作为计算控制单元，以Invensense公司生产的MPU6050作为惯性测量单元，整合飞行器姿态，以NRF24L01无线通信模块作为通信渠道，实现了上位机与下位机各项数据的实时传输，使用WFLY07遥控器实现了对四旋翼飞行器的无线遥控。本文详细介绍了四旋翼飞行器的飞行原理、硬件构造和软件设计，设计了一种PID控制器，实现了四轴飞行器的各项动作控制。
Yaw角为偏航角，如图，机体绕Z轴旋转产生原来XOZ面的夹角，为偏航角。
在＋模式下，A组螺旋桨与B组螺旋桨基本没有关系。实现基本的飞行动作只需调节一组螺旋桨的转速。当四个螺旋桨转速相同时，螺旋桨间的扭力矩相互抵消，实现飞行器姿态水平，如果增加螺旋桨的转速，可实现飞行器上升，下降等动作。当1、3号螺旋桨转速增加，而2、4号螺旋桨转速不变时，飞行器可以实现偏航。当1、3号螺旋桨转速不变，2号螺旋桨转速增加，4号螺旋桨转速减小，飞行器可实现横滚运动，即飞行器向左飞。当2、4号螺旋桨转速不变，1号螺旋桨转速增加，3号螺旋桨转速减小，飞行器可实现俯仰运动，即飞行器向前后飞。由此，可以想像飞行器在不同螺旋桨转速下的飞行动作。
四旋翼飞行器毕业论文
四旋翼飞行器毕业论文随着科技的不断发展和人们生活水平的不断提高，现代航空技术取得了长足的发展，航空器种类日益丰富，其中四旋翼飞行器也越来越受到人们的关注和喜欢。
四旋翼飞行器是一种由四个电动机驱动旋转的旋翼，通过不同旋翼旋转速度的协调，控制飞行器的飞行姿态，实现飞行的目的。
它具有体积小、重量轻、机动性好、简单易操作等优势，同时可完成多种飞行任务，如航拍、搜救、越野竞速等。
本篇毕业论文将从四旋翼飞行器的发展历程、工作原理以及其在军事和民用领域上的应用等方面进行详细介绍。
一、四旋翼飞行器的发展历程早在20世纪60年代，美国国防部就开始研制一种可以远距离侦察和无人攻击的，能够垂直起降的飞行器，即直升机无人机。
后来随着电子技术的发展，直升机无人机逐渐淘汰，直到四旋翼飞行器出现。
1970年代，欧洲某个国家开始研制一种四旋翼飞行器，以执行监察、识别突发事件、洪灾救援等多种任务。
1990年代，美国开始研制四旋翼飞行器，主要用于情报收集和巡逻。
而到了21世纪，四旋翼飞行器开始进入了广泛应用的时期，被应用于工业、航拍、救援等不同领域。
二、四旋翼飞行器的工作原理四旋翼飞行器的工作原理就是通过控制各电机的旋转速度实现不同方向的推力，进而控制飞行姿态。
四旋翼飞行器包含四个电机，通过正反转和加减速控制旋翼的旋转速度，以实现飞行。
不同的旋翼间通过协调的控制实现整体运动，达到平稳飞行和各种飞行姿态的控制。
三、四旋翼飞行器的应用四旋翼飞行器在不同领域均有广泛应用，如：1、民用领域主要应用于航拍、农业、物流、救援等。
在航拍领域，四旋翼飞行器可以飞入空旷的天际，实现高清晰度的照片和视频拍摄。
而在农业方面，四旋翼飞行器可以对农作物进行施肥、喷洒农药等工作，提高农业效率。
此外，四旋翼飞行器还被应用于物流配送和救援等领域。
2、军事领域四旋翼飞行器在军事领域的作用主要是情报收集和实施巡逻。
四旋翼飞行器可以远程操控，对敌方情况进行监测和侦察，收集有用信息，并可以执行攻击任务。
基于GPS定位的四旋翼飞行器设计
基于GPS定位的四旋翼飞行器设计王鹏;冯帅;余昌乐;许童羽【摘要】设计基于微控制器STM32F4系列和GPS定位的新型农情监测平台,以微控制器STM32F407为控制核心,用GPS模组、陀螺仪、加速度计等多种传感器测算位置和姿态信息.硬件由飞行控制器、数传模组、动力系统、机架、云台伺服系统组成.软件则采用简洁稳定的四元数加互补滤波姿态解算算法,融入PID控制算法,实现稳定飞行、GPS定位等功能.四旋翼飞行器扩展性高、适应性强,能够适应各种复杂环境,在农情信息采集中具有较高的应用价值.【期刊名称】《农业科技与装备》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】3页(P27-29)【关键词】四旋翼飞行器;GPS定位;STM32F4;四元数算法;农情信息采集【作者】王鹏;冯帅;余昌乐;许童羽【作者单位】沈阳农业大学信息与电气工程学院,沈阳 100866;沈阳农业大学信息与电气工程学院,沈阳 100866;沈阳农业大学信息与电气工程学院,沈阳 100866;沈阳农业大学信息与电气工程学院,沈阳 100866【正文语种】中文【中图分类】TP242.6随着传感器技术的突破和GPS在民用控制系统中的广泛应用，微型飞行器系统得到了长足发展，四旋翼飞行器成为国内外研究热点。
四旋翼飞行器是微型机电系统的集成产物，特别适合在近地面环境（如旷野、城区和林场等）中执行测绘等任务，具有广阔的应用前景。
四旋翼飞行器不但具有直升机垂直升降的飞行性能，而且在一定程度上降低了飞行器机械结构的设计难度。
四旋翼飞行器的优势为：在制作过程中，对整体机身的中心、对称性及电机性能要求较低。
本设计采用STM32F4作为核心控制器，该微控制器（MCU）内核是ARM Cortex-M4架构，具有高性能、低功耗、低成本等特点。
飞行控制器包括NEO-6M 型GPS定位模组、姿态传感器MPU6050型模块、无线数传模块、无刷直流电机调速器、电源管理模组、遥控器（使用商品遥控）及接收机。
四旋翼飞行器的稳定悬停与飞行设计论文
四旋翼飞行器的稳定悬停与飞行设计论文四旋翼飞行器的稳定悬停与飞行设计论文四旋翼飞行器的研究解决了众多的军用与民用上的问题。
下面由学术堂为大家整理出一篇题目为“四旋翼飞行器的稳定悬停与飞行设计”的航天工程论文，供大家参考。
原标题：四旋翼控制系统的设计摘要：在充分考虑四旋翼飞行器功能及性能的基础上，给出了微型四旋翼飞行器的实现方案，采用RL78G13为核心处理器，采用MPU6050实现飞行姿态数据的采集，利用nRF24L01无线模块实现参数的无线传输，并进行了驱动电路、电源稳压电路、电池电压检测电路的设计。
针对四旋翼飞行器在工作过程中供电电压不断降低导致控制不稳的问题，采用电池电压反馈的控制策略有效解决了该问题。
在搭建的硬件平台上，编写了相应的控制程序，经过测试，实现了四旋翼飞行器的稳定控制。
关键词：四旋翼飞行器；姿态数据；无线传输四旋翼飞行器的研究解决了众多的军用与民用上的问题。
军方利用四旋翼飞行器进行侦查、监视、诱饵与通信中继，解决了人为操作困难的问题，甚至减免了人员的伤亡；而在民用上，四旋翼飞行器能够实现大气监测、交通监控、森林防火等功能，有效预防了危机的产生，而促使四旋翼飞行器得到广泛应用的前提，是实现其平稳飞行及自主运行[1].本设计以实现四旋翼飞行器的稳定悬停与按照预定轨道自主飞行为目标，旨在探索四旋翼飞行器的硬件结构与飞行原理，并通过实际调试，理解四旋翼飞行器的相关控制理论，并解决四旋翼飞行器在工作过程中由于供电电压不断降低导致控制不稳的问题。
1设计原理方案四旋翼飞行器的核心是利用MPU6050对其飞行过程中的三轴加速度与三轴角速度值进行采集，主控制器采用四元数方法及PID算法对姿态数据进行解算，并将计算后的PWM控制信号施加到电机上，进而实现对四旋翼飞行器的控制。
通过调研及综合目前四旋翼飞行器系统的特点及要求，确定了设计的性能及指标如下。
（1）通信功能：具有无线接口，实现飞行功能的无线设定。
四旋翼无人机小论文介绍
四旋翼⽆⼈机⼩论⽂介绍四旋翼⽆⼈机⾃适应导航控制通过在课堂上⽼师讲解的关于导航和制导的⼀些基本知识，我对导航这门学问产⽣了极其浓厚的兴趣。
在课下，我通过⾃⼰查找⼀些相关的⽂献和资料对于导航的知识进⾏了进⼀步的学习，下⾯我将针对“四旋翼⽆⼈机⾃适应导航控制”这篇论⽂，对我学习到的⼀些基础知识进⾏⼀下简要的介绍。
但由于时间以及知识储备有限，所以并没有作深⼊的研究。
⾸先，本篇论⽂主要研究的内容是四旋翼（Quadrotor）⽆⼈机的导航问题。
解决了传统导航⽅法的⽬标定位误差和实时性差等问题。
主要采取的控制⽅法是基于CLOS技术的导航控制⽅法。
下⾯我将针对论⽂中的每个部分进⾏简要的介绍，并阐述⼀下我所学习到的⼀些基本知识。
1. 引⾔在第⼀部分“引⾔”中，作者主要针对现阶段四旋翼⽆⼈机在国内外的⼀些基本发展现状进⾏了简要的介绍，并说明了本篇论⽂所解决的问题所具有的⼀些实际的意义，最后概括的介绍了基于CLOS技术的导航控制⽅法的⼀些基本情况。
通过查阅相关资料，我主要有以下两个⽅⾯的收获：第⼀，是关于四旋翼⽆⼈机的基本发展情况的了解。
从国内情况来看，国内四旋翼⽆⼈机的研究⽔平相对滞后，同⼀些科技相对发达的国家尚有⼀定差距；其次，国内的⽆⼈机研究近些年来主要集中在北航，南航等⼀些知名的院校，主要研究的课题包括⽆⼈机的⾃主导航试飞等⽅⾯。
从总体情况来看，国内的四旋翼⽆⼈机领域开发不深，有许多可以深⼊探究的地⽅。
与国内相⽐，国外的四旋翼⽆⼈机研究⽔平则相对较⾼，国外⽆⼈机的发展在⼀定程度上是和⼀些科研竞赛是息息相关的。
⽐较知名的如“国际空中机器⼈⼤赛(IARC)”，该项赛事在⼀定程度上反映了国际上对⽆⼈机研究的程度，是⼀项国际公认的⽐赛。
此外，我还了解到了⽆⼈机的发展历史，下⾯做简要的阐述：1.1907年，法国Breguet兄弟制造了第⼀架四旋翼式直升机Breguet -Richet “旋翼机 1 号”，这次飞⾏中没有⽤到任何的控制，所以飞⾏稳定性是很差。
四旋翼飞行器控制系统设计共3篇
四旋翼飞行器控制系统设计共3篇四旋翼飞行器控制系统设计1四旋翼飞行器控制系统设计目前，四旋翼飞行器正逐渐成为人们探索天空的利器，已被广泛应用于农林、测绘、消防、救援等领域。
四旋翼飞行器是一种类似于昆虫翅膀的结构，由四个电动机和相应的位置悬挂的旋翼组成的，可以在空中实现自主飞行和悬停。
为了使四旋翼飞行器具备更高的稳定性和控制能力，科研人员设计并实现了控制系统，使其能够在空中实现更高效的飞行。
四旋翼飞行器控制系统可分为硬件和软件两部分。
硬件包括传感器、执行机构和控制器等，用于捕获关键飞行信息并实时调节四个电动机的速度。
软件包括程序控制、控制策略和运算等，用于调节控制器各参数以确保四旋翼飞行器飞行安全并正常运转。
传感器是四旋翼飞行器控制系统中的重要组成部分。
传感器能够实时捕获机身姿态、制动和速度等信息，使四旋翼得以实现更高效的控制。
通常使用的传感器包括陀螺仪、加速度计、磁力计和GPS等。
陀螺仪和加速度计用于实时检测飞行器的姿态和制动变化，磁力计用于检测地球磁场方向，以确定飞行器的方向，GPS用于定位飞行器在三维空间中的位置信息。
控制系统执行机构是电动机和旋翼组。
电动机作为控制系统的主要执行机构，它的输出转速与飞行器的自身稳定性和空气动力学相关联。
旋翼组的作用是提供飞行器升力，同时也是控制方向的主要执行机构。
为了确保飞行器飞行的稳定性和响应速度，需要在操作时控制电动机的转速和旋翼的转角。
控制器是四旋翼飞行器控制系统的核心。
控制器是指一组能将传感器信息转化为速度控制信号的电路，以控制电动机输出速度，从而控制飞行器飞行方向、高度等参数。
控制器分为硬件控制器和软件控制器。
硬件控制器主要包括传感器、电动机和电路，用于接收和传递信号。
软件控制器是一组算法，用于控制飞行器的方向、高度和速度等关键参数，使飞行器能够保持稳定的飞行。
控制策略是四旋翼飞行器控制系统的核心。
控制策略包含PID控制、模型预测控制等多种模式。
PID控制模式是最常用的控制模式，可通过这种模式控制飞行器在离目标位置越来越近时减小输出控制。
四旋翼无人机设计与制作毕业论文
四旋翼无人机设计与制作毕业论文标题：四旋翼无人机设计与制作摘要：随着无人机技术的发展与广泛应用，四旋翼无人机成为了目前市场上最常见的无人机之一、本论文对四旋翼无人机的设计与制作进行研究，并详细介绍了设计思路、飞行控制器选用、整体结构设计以及实际制作过程。
最终通过实验验证了设计方案的可行性与有效性，并对无人机的未来发展进行了展望。
一、引言无人机作为一种新兴的飞行器，广泛应用于军事、民航、航测等领域。
其中四旋翼无人机由于其结构简单、操作容易、机动性好而备受瞩目。
因此，设计与制作一台稳定、可靠的四旋翼无人机具有很高的现实意义。
二、设计思路本论文选择了X型四旋翼的结构，通过电机及相应的叶片产生协同作用，实现四旋翼的稳定飞行。
首先，确定无人机的使用目的，然后确定设计的主要指标，例如飞行时间、载荷能力等。
接下来，根据主要指标和材料性能选用相关部件，并进行整体结构设计。
三、飞行控制器选用飞行控制器是无人机的核心部件，起到飞行稳定性控制的作用。
在本论文中，采用了先进的飞控行业中广泛应用的飞控PX4、通过与传感器、执行器等硬件的连接，完成对无人机飞行状态的监测与控制。
四、整体结构设计通过根据飞行控制器的要求设计机身结构，保证传感器的稳定性与可靠性。
同时，根据载荷能力要求设计相应的云台结构，使无人机具有较大的灵活性，适应不同任务的需求。
在设计过程中，需要考虑重量分配和整体结构的强度，确保无人机的安全与稳定。
五、实际制作过程在制作过程中，根据设计方案拟定材料清单，并选择符合规格要求的电机、无人机螺旋桨、电子元器件等进行购买和组装。
然后，按照设计方案将各个部件进行装配，最后进行整体调试与测试。
六、实验验证通过对设计制作的四旋翼无人机进行实验验证，测试其飞行稳定性、载荷能力等性能指标。
结果显示，设计的无人机能够实现稳定、可靠的飞行，并具备较好的载荷能力，能满足实际工作的需求。
七、未来展望虽然本论文设计与制作的四旋翼无人机取得了较好的成果，但仍存在一些局限性，比如飞行时间短、控制精度有限等。
四旋翼飞行器视觉定位系统设计
（学生类别：全日制专业型硕士研究生学位类别：工程硕士领域名称：机械工程论文题目：四旋翼飞行器视觉定位系统设计英文题目：D e s i g n o f t h e q u a d -r o t o rp o s i t i o n i n g s y s t e m b a s e d o n v i s i o n学生姓名：韩炜校内导师：宋晓娟讲师校外导师：闫立新高级工程师二○一八年六月硕士学位论文分类号:学校代码:10128U D C :学号:20151800009摘要四旋翼飞行器结构简单，制造成本要求较低，控制稳定性好，在商业、农业、军事等领域受到非常广泛的关注，具有极好的应用前景。
但在目前，四旋翼飞行器基本都是采用遥控手柄进行人工控制或使用GPS进行自动控制飞行，受到操控人员视觉误差或精度限制的影响，在很多高精度的场合无法适用。
本文围绕四旋翼飞行器视觉自主飞行控制展开研究，利用机器人控制系统（ROS）和开源计算机视觉库（OpenCV），设计了基于计算机视觉的四旋翼飞行器的定位系统控制系统。
系统采用“PC端/四旋翼飞行器”的运行模式，利用四旋翼飞行器基本的方向控制，采用机器人控制系统ROS作为开发环境，使用C++程序设计、开源计算机视觉库OpenCV处理图像等相关技术，对基于计算机视觉控制的四旋翼飞行器追踪定位进行了设计研究。
首先，根据四旋翼飞行器和ROS系统的特点搭建了Linux、ROS、OpenCV软件环境及基于ROS的四旋翼飞行器定位系统的框架，建立了相应的工作空间、主题、节点及C++程序。
所搭建的系统可极大地提升了无人机平台的信息处理能力，同时也提升了四旋翼飞行器视觉定位系统程序的可扩展性。
其次，分析了各类大型比赛及知名实验室采用的目标图形，对图形进行必要的拆分加以设计，同时基于系统实用性的考虑，建立了球形标识，地面H型标识，地面圆形标识。
再次，研究了相关目标图形的图像采集、预处理和图形拟合处理，分别引入霍夫圆检测理论、角点拟合算法、最小二乘法椭圆拟合算法，进而提出适应系统的目标图形改进拟合算法；根据ROS系统特点提出了当前飞行器与图像中心的相对位置的计算算法及转化指令格式算法。
四轴飞行器毕业设计论文
四轴飞行器毕业设计论文
摘要：
本文主要介绍了一种四轴飞行器的设计与实现，以满足特定的需求。
通过对四轴飞行器的设计原理、结构、控制方法以及相关技术的介绍和分析，实现了飞行器的简单控制和稳定飞行。
通过实验验证了该设计的可行
性和优越性，为今后更复杂的四轴飞行器的设计提供了一定的基础和参考。
1.引言
2.设计原理
3.设计结构
本文设计的四轴飞行器采用过程控制方式，使用材料和组件包括主控
制器、电池、电机、螺旋桨等。
四个电机驱动四个螺旋桨，通过调节螺旋
桨的转速来实现飞行器的悬停和飞行。
4.控制方法
本文中采用PID控制器来实现对四轴飞行器的控制。
PID控制器可以
根据感知系统的反馈信号实时调整螺旋桨的转速，使飞行器能够在空中保
持平稳的飞行状态。
5.相关技术
在四轴飞行器的设计和实现过程中，涉及到的相关技术包括姿态测量、位置测量、通信协议、无线传输等。
通过这些技术的应用和优化，可以提
高飞行器的性能和使用体验。
6.实验与结果
通过实验验证了该设计的可行性和优越性。
实验结果表明，飞行器能够实现定点悬停、平稳飞行的任务，并具有较好的稳定性和控制性能。
7.结论
本文设计了一种简单的四轴飞行器，并实现了其控制和稳定飞行。
通过对该设计的分析和实验验证，证明了其可行性和优越性。
今后可以基于该设计进一步优化和发展更复杂的四轴飞行器。
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中国计量学院本科毕业设计(论文)基于GPS的四轴飞行器的导航系统设计The Design Of four Shaft Aircraft Navigation System Based On GPS学生姓名江克楠学号学生专业机械电子工程班级 07机电1班二级学院机电工程学院指导教师李运堂中国计量学院2011年6月郑重声明本人呈交的毕业设计论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。
本学位论文的知识产权归属于培养单位。
学生签名：日期： 2011年5月29日分类号：TP242.6 密级：公开UDC：621 学校代码：10356中国计量学院本科毕业设计(论文)基于GPS的四轴飞行器的导航系统设计The Design Of Four Shaft Aircraft Navigation System Based On GPS 作者江克楠学号申请学位工学学士指导教师李运堂学科专业机械电子工程培养单位中国计量学院答辩委员会主席评阅人2011 年6月致谢随着这篇本科毕业论文的最后落笔，我四年的大学生活也即将划上一个圆满的句号。
回忆这四年生活的点点滴滴，从入学时对大学生活的无限憧憬到课堂上对各位老师学术学识的深沉沉湎，从奔波于教室图书馆的来去匆匆到业余生活的五彩缤纷，一切中的一切都是历历在目，让人倍感留恋，倍感珍惜。
在此论文撰写过程中，要特别感谢我的导师李运堂老师。
为人随和热情，治学严谨细心的他，从选题、定题开始，一直到最后论文的反复修改，都始终认真负责地给予我耐心的指导，帮助我开拓研究思路，点拨与鼓励。
正是李老师的无私帮助，我的毕业论文才能够得以顺利完成，谢谢李老师。
最后我还要感谢机电工程学院和我的母校—中国计量学院四年来对我的大力栽培。
基于GPS的四轴飞行器导航系统设计摘要：四轴飞行器执行任务就必须人工进行遥控或进行自主巡航。
人工遥控只能完成视野内的任务，若要在人类难以到达的地方执行任务，如灾区、极地等，就必须使用自主巡航。
用于民用的自主巡航飞行器可执行水灾、火灾、地震等灾情调查救援任务；化工厂等场所有毒气体浓度监测；重要设施连续监控；输油管线和输电线路的巡查；区域性空－地、空－海通讯中继；农田、林区农药喷洒；当对特定地区进行日常环境监测，也可以使用这种飞行器，自动巡查完后自动返航并自动记录存储数据，大大减少人力成本。
本文提出了一种基于GPS的简易四轴飞行器导航系统的设计与实现。
该系统能接收并分析出需要的GPS定位信息，与存储的定位坐标进行简易地自主导航，并在显示屏上模拟和显示。
同时也可测量飞行距离以及获得准确的卫星时间。
详细介绍了GPS系统的组成、定位误差、数据接收和参数提取的方法，并同时研究了点阵液晶显示屏字库的建立与字符的显示，以及I2C总线串口传输技术的实际运用。
关键词：GPS；四轴飞行器；自主导航中图分类号：TP242.6The design of four shaft aircraft navigation system based onGPSAbstract：To perform tasks,four shaft aircraft must be remote artificially for control or cruise independently.Artificially remote control can only complete the task within sight,If want to perform tasks in the place that inaccessible,Such as disaster area,polar,etc,you must use independent cruise.For civilian use independent cruise vehicle executable to the disaster investigation rescue mission such as flood, fire or earthquake; poisonous gases concentration monitoring in chemical factories; Important facilities continuous monitoring; Oil pipelines and transmission line search;Regional air-to-ground, air-to-marine communication relay;The farmland and forest pesticide sprays;if we need get to specific areas for daily environment monitoring,Also can use this aircraft.Automatic return after be automatic search and automatic record store data,greatly reduce the manpower cost.This paper puts forward a method of simple four shaft vehicle navigation system design and implementation which based on GPS.The system can receive and analyze GPS positioning information that weneed,and storage positioning coordinate easily,and autonomous navigation, simulate and then display on the screen.It also can measurable flight distance and get accurate satellite time.Introduces the composition,positioning error,data receiving of GPS system,and method of parameter extraction,and the establishment of theLCD screen fonts,and the application of characters I2C bus practical theserial transmission technology..Keywords：GPS; Four shaft vehicle; Autonomous navigationClassification: TP242.6目录摘要 (I)目录 (III)1绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2国内外四轴飞行器自主导航系统发展现状 (1)1.2.1国内外飞行器的发展和应用 (1)1.2.2全球定位系统GPS发展概述 (3)1.3系统简介 (4)1.3.1系统功能简介 (4)1.3.2系统设计简介 (4)2硬件设计 (5)2.1硬件总体设计 (5)2.2处理器的选择 (5)2.2.1 89C51系列单片机简介 (5)2.2.2单片机管脚说明： (8)2.3 GPS模块 (10)2.3.1 GPS硬件介绍 (10)2.3.2 GPS卫星信号 (11)2.3.3 GPS定位误差 (11)2.4 LCD显示模块介绍 (12)2.5键盘模块 (13)2.6串口模块 (14)3软件设计 (15)3.1 GPS模块程序设计 (15)3.1.1 GPS数据格式(NMEA-0183) (15)3.2 LCD模块 (18)3.2.1汉字字模的建立 (20)3.2.2ASCII字库的建立 (22)3.3键盘模块 (23)3.4导航软件设计 (24)4数据传输 (25)4.1 I2C总线在LCD上的应用 (26)4.1.1 I2C总线简介 (26)4.1.2 I2C总线特征 (26)4.1.3 I2C总线相关术语 (26)4.1.4 I2C总线位传输 (27)4.1.5 I2C总线数据传输 (28)4.1.6在LCD中的实际应用 (28)4.2 GPS的串行IO口传输 (29)4.2.1串行IO口简介 (29)4.2.2串行IO口工作方式 (29)5实物调试 (32)5.1软硬件测试 (32)5.2实物照片 (32)6总结与展望 (34)6.1总结 (34)6.2展望 (34)参考资料 (34)附录A 部分单片机程序及注释 (36)附录B 系统设计过程中的调试工具 (55)毕业论文数据集 (56)1绪论1.1研究背景四轴飞行器要完成各种任务就需要人工无线电遥控导航或者自主导航。
人工遥控导航飞行只能在视野范围内进行，如果四轴飞行器要执行视野范围外的任务，就必须自主导航。
常规飞行器一般用惯性导航设备或多普勒测地速设备，但由于庞大的体积、昂贵的价格等因素，难以应用于轻巧而廉价的四轴飞行器。
而现今的全球定位系统GPS，拥有全天候、全球性、连续的精密三维导航与定位能力，并且重量和体积也非常适合无人四轴飞行器，同时价格也相当便宜，一块成品的GPS模块一般也就100人民币左右，因而GPS在航空导航、航海导航以及地面导航等方面应用非常广。
装载了GPS自主巡航系统后的飞行器大大拓展了其在民用与军用上的泛用性。
用于民用型的自主巡航飞行器可执行灾情调查救援任务如水灾、火灾、地震等；喷洒农田、林区农药；监测化工厂等危险场所的危险气体的浓度；巡查输油管线、输电线路；连续监控重要的设施；区域性空－地、空－海通讯中继；当对特定地区进行日常环境监测的时候，用这种飞行器来执行也很方便和高效，自主巡查完后可以自动返回目的地并自动记录下存储的数据，大大减少了人力成本。
据报道自2010年9月起，为了提高输电线路的巡检水平，江西省电力公司采用了无人机航巡输电线路，对输电线路本体缺陷、通道隐患进行快速探测，在各种地形复杂、气候恶劣的不利条件下，在第一时间里准确、及时、高效地取得现场资料。
本文讨论了一种简单的基于GPS的无人飞行器自主导航系统的实现。
1.2国内外四轴飞行器自主导航系统发展现状1.2.1国内外飞行器的发展和应用2009年5月21日，一台叫做“旋翼飞行机器人”的空中多功能自主飞行机器人在中国中科院沈阳自动化研究所研制成功，并在灾害搜救的实际测试中取得很好的效果，并已经小批量地投入生产。