STM32+MPU-6050四轴飞行器设计+电路图(4)
新设计的惯性测量单元从传感器中获取数据后估计飞行器当前的姿态、高度和运动速度数据，并将这些数据输出，由于飞行器在空中时会有震动故这两组数据将有较大的噪声，使得估计准确性降低，而且在空中时超声波传感器的数据也不可信，所以其使用了红外传感器来辅助测量高度，而且使用卡尔曼滤波来去除测量噪声。
1.2.3 Quattrocopter四轴
Quattrocopter是一种微型无人机概念，由德国研究人员探索，EADS公司设计。它设计目标是一台1.1磅（0.5千克）在城市作战情况下可以垂直起降，飞行灵活的一种无人飞行器，飞行器具有无线接收能力来进行远程控制和传送数据。其控制系统采用了三轴加速度计、气压计和GPS来确保飞行器的稳定运行。其配备的电源是锂离子电池。使得它在充满点后一次可飞行25分钟。
1.2.4 大疆（DJI）Phantom 3 四轴飞行器
Phantom 3是深圳大疆创新科技有限公司的面向消费级的航拍飞行器产品，是大疆公司技术积累下成熟的作品之一，其飞行控制系统是自行研发的，其稳定性跟进一步提高，在航拍这种要求很高的领域，其几乎做到悬停时纹丝不动，其更配备了远距离的遥控设备，在室外2Km的距离下仍可以控制，而且具有大容量的电池，使得其飞行时间更长能执行更久的拍摄任务。除PC和遥控器以外更是加入了手机平板等的遥控设备，使用APP和wifi进行控制，由于wifi具有更高的传输速率，使得其可以同时将拍摄的图像传输至控制平台，在实用性上迈进了一大步。这与各大物流公司都在进行的送货无人机一起成为无人机在民用领域的成功案例。
1.3 飞行控制系统简介
目前研究的多旋翼控制系统从功能上总体分为三种：遥控飞行，半自主飞行，完全全自主飞行。
遥控飞行属于航模玩具性质，其只携带少量传感器或不携带传感器，飞行过程完全由人工控制，其制作容易，外形相对简单，飞行距离与高度都有限制。
半自主飞行介于遥控飞行和全自主飞行之间，飞行过程中仍有较多成分的人为干预，飞行器带有短距离测量红外传感器，气压传感器或超声波传感器，微控制器通过分析传感器的数据完成一定程度的自主飞行任务，其控制系统如图 1 1所示。该飞行控制系统能提供四轴飞行器自主姿态计算，保持飞行稳定。
半自主四轴飞行器控制系统结构
全自主飞行是指飞行器在飞行的过程中不需要人工操控或干预就能完成预定的任务的飞行方式。它是由半自主飞行器进行少量改进完成，一般会增加GPS定位导航系统来辅助进行飞行方位的测量，然后配合软件方面的任务算法和目标设定便可以自主巡航，运送，侦察等任务。
1.4 关键技术及创新
课题研究的飞行器属于多旋翼飞行器，飞行的稳定性较难控制。同时使用NRF 2.4G技术进行无线通讯，需求比较多主要面临的技术有：
（1） 稳定性控制：由于四轴飞行器存在四个旋翼，而每个旋翼从螺旋桨、电机到电调在生产过程中不可能保证性能完全一样，还有上螺旋桨之间、风速等的干扰等。这样便会导致在输出相同时每个旋翼得到的升力不相同，飞行器也就不能平稳的飞行，此时就必须有一定的措施对飞行器每个旋翼进行控制使得每个旋翼能输出同样或特定的升力。而且由于四轴飞行器的特殊构造，要求其必须具有更快的响应速度才能及时抵消各种干扰，保持飞行平稳。
（2） 能源和动力：为了是飞行器拥有更长的飞行时间和载重，必须是飞行器自身的重量尽量降低，还应该提供高性能的电机以及高密度的储能设备。
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