基于嵌入式系統(tǒng)與機器視覺的小飛機控制平臺設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著控制技術和控制器件的飛速發(fā)展，無人機的研究越來越受到更多的科研機構和企業(yè)的關注。各種無人機產(chǎn)品也逐漸由軍用轉向民用領域。本項目來源于“985”工程建設項目，在開發(fā)視覺技術與嵌入式技術的同時，最終研制的利用視覺控制可以自動飛行的四旋翼小飛機控制平臺可用于教學演示和飛行控制原理的驗證等。
　　國內雖然有一些高校和科研院所在研究四旋翼飛機，但絕大多數(shù)集中于對飛機自身控制技術的研究或者飛機自身控制器的搭建，而在飛控的研究領域，國內已經(jīng)

2、有一些企業(yè)可以生產(chǎn)出性能優(yōu)越的四旋翼飛控，所以，本項目則避開飛機自身控制器的研究和研發(fā)，直接利用現(xiàn)有的產(chǎn)品，轉而開發(fā)飛機的外界控制，即利用傳感器基于嵌入式平臺搭建反饋回路來代替人的操控，從而實現(xiàn)飛機的自動飛行。
　　整個平臺由一個攝像頭、一個超聲傳感器、一個MEMS陀螺、一臺PC、一塊ARM開發(fā)板、一塊單片機開發(fā)板和一個四旋翼小飛機構成。在天花板布置的攝像頭會采集飛機在視場內的圖像，經(jīng)過圖像處理以識別飛機在空間內的平面位置和姿態(tài)。

3、超聲傳感器固定在飛機上用來測量飛機的垂直高度，而當飛機傾斜導致超聲發(fā)射傾斜時，所測得的數(shù)據(jù)并非飛機的垂直高度，利用MEMS陀螺檢測飛機傾角來計算飛機的垂直高度。
　　平臺中各個平臺的任務分工明確，PC負責圖像的獲取與處理任務、超聲傳感器和陀螺的數(shù)據(jù)讀取與處理任務，并綜合計算出飛機的位置姿態(tài)，即(x,y,z,θ)。平臺中通過WIFI無線通信將PC的數(shù)據(jù)及時發(fā)送給ARM，ARM接收數(shù)據(jù)之后根據(jù)控制策略和規(guī)劃好的飛機的飛行路徑來決策發(fā)送