四旋翼飛行器實(shí)時航拍及GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

千承輝，楊慧婷，任同陽，李峙雄，滕 飛

(吉林大學(xué)儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院，長春130026)

四旋翼飛行器實(shí)時航拍及GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

千承輝，楊慧婷，任同陽，李峙雄，滕 飛

(吉林大學(xué)儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院，長春130026)

針對國內(nèi)民用無人飛行器功能單一、不易操控等缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了以Cortex-M3內(nèi)核為核心、實(shí)現(xiàn)圖像實(shí)時傳輸與GPS(Global Positioning System)定位并基于PID(Proportion Integration Differentiation)算法控制的多功能四旋翼飛行器。結(jié)合建立的動力學(xué)模型對飛行器進(jìn)行姿態(tài)分析和控制，采集飛行中的姿態(tài)、油門幅值及位置參數(shù)等數(shù)據(jù)并通過無線方式傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中。對比飛行姿態(tài)的理論數(shù)據(jù)和實(shí)測數(shù)據(jù)，根據(jù)算法調(diào)整其響應(yīng)時間短、穩(wěn)定性高的控制參數(shù)，并實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的繪圖和保存。測試結(jié)果表明，飛行器平穩(wěn)飛行，航拍圖像傳輸距離為110 m，并能實(shí)現(xiàn)多功能操控。

四旋翼飛行器;Cortex-M3;PID算法;全球定位系統(tǒng);航拍

0 引 言

近年來，具有廣泛用途的無人駕駛飛行器成為許多國家的研究熱點(diǎn)，美國、日本、法國等國均有此類概念研究項(xiàng)目［1］。其4個螺旋槳對稱分布，使四旋翼飛行器的機(jī)動能力更強(qiáng)，靜態(tài)盤旋的穩(wěn)定性更好，也更容易實(shí)現(xiàn)機(jī)型的微型化，因此特別適合在室內(nèi)、城區(qū)和叢林等近地面環(huán)境開展監(jiān)視、偵查等任務(wù)，具有良好的軍事和民用前景［2］。面向市場的民用飛行器普遍存在價格昂貴、功能單一、主動控制困難以及不易操縱等缺點(diǎn)，在國內(nèi)的研究發(fā)展一直比較緩慢［3］。為此，筆者設(shè)計(jì)了一種帶有實(shí)時航拍和GPS(Global Positioning System)定位功能的四旋翼飛行器，可完成高空作業(yè)的任務(wù)。……