基于CC3200的微小型四軸無人機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、微小型四軸無人機(jī)因其機(jī)動(dòng)靈活、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、性價(jià)比較高等特點(diǎn)，逐漸成為無人機(jī)領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。在對(duì)微小型四軸無人機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一個(gè)穩(wěn)定的嵌入式飛行控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定飛行的重要因素?？v觀目前大部分的開源飛行控制系統(tǒng)，其硬件設(shè)計(jì)大多采用的是主控MCU外接獨(dú)立無線通信模塊的模式，這樣的設(shè)計(jì)雖然提升了拓展性，但卻不利于飛行控制板的小型化與微型化，兩者間不穩(wěn)定的連接方式也降低了系統(tǒng)的魯棒性;同時(shí)其系統(tǒng)的整體飛行穩(wěn)定性不高，一般不具備高度控制功能

2、或是定高精度不足以滿足一些特定任務(wù)的需求。
　　針對(duì)這些問題，本文提出一種以CC3200這款集成Wi-Fi無線通信功能的單芯片微控制器作為主控芯片，采用改進(jìn)的濾波融合算法進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)融合，利用超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)高度控制的飛行控制系統(tǒng)方案。此方案提高了飛行控制板的集成度與穩(wěn)定性，減小了飛行控制板的體積，同時(shí)提高了四軸無人機(jī)的飛行穩(wěn)定性并實(shí)現(xiàn)了較高精度的定高懸停功能。本文的主要研究及設(shè)計(jì)內(nèi)容如下:
　　1.在了解微小型四軸無人機(jī)

3、組成結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)其飛行控制原理及相關(guān)算法進(jìn)行了深入分析，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中存在的問題對(duì)現(xiàn)有算法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了基于互補(bǔ)濾波及Mahony濾波的傳感器數(shù)據(jù)濾波融合方法;接著研究了PID控制算法在微小型四軸無人機(jī)飛行姿態(tài)控制中的應(yīng)用，完成了相應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　2.以CC3200為控制核心，設(shè)計(jì)了微小型四軸無人機(jī)的硬件系統(tǒng)。內(nèi)容包括硬件總體框架設(shè)計(jì)、飛行控制板硬件電路的設(shè)計(jì)及其他硬件部件的選型。
　　3.根據(jù)系統(tǒng)需求，設(shè)

4、計(jì)了此微小型四軸無人機(jī)的軟件系統(tǒng)，完成了飛行控制板底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件及功能軟件、PC端調(diào)試軟件及手機(jī)端Android遙控App軟件的設(shè)計(jì)。
　　4.在完成硬件電路焊接測試、整機(jī)組裝及控制算法的參數(shù)調(diào)試后，進(jìn)行了整機(jī)實(shí)地飛行對(duì)比測試，給出測試數(shù)據(jù)分析及測試結(jié)論，并對(duì)整機(jī)測試中出現(xiàn)的典型問題及解決方案進(jìn)行了闡述。
　　飛行測試結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的基于CC3200的微小型四軸無人機(jī)已能夠?qū)崿F(xiàn)受控的穩(wěn)定飛行及定高懸停功能，可作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行后