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基于嵌入式系统与机器视觉的小飞机控制平台设计与实现

更新时间：2020-03-14 11:40:35 大小：5M 上传用户：守着阳光1985查看TA发布的资源 标签：嵌入式系统机器视觉 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

随着控制技术和控制器件的飞速发展，无人机的研究越来越受到更多的科研机构和企业的关注。各种无人机产品也逐渐由军用转向民用领域。本项目来源于“985”工程建设项目，在开发视觉技术与嵌入式技术的同时，最终研制的利用视觉控制可以自动飞行的四旋翼小飞机控制平台可用于教学演示和飞行控制原理的验证等。

  国内虽然有一些高校和科研院所在研究四旋翼飞机，但绝大多数集中于对飞机自身控制技术的研究或者飞机自身控制器的搭建，而在飞控的研究领域，国内已经有一些企业可以生产出性能优越的四旋翼飞控，所以，本项目则避开飞机自身控制器的研究和研发，直接利用现有的产品，转而开发飞机的外界控制，即利用传感器基于嵌入式平台搭建反馈回路来代替人的操控，从而实现飞机的自动飞行。

  整个平台由一个摄像头、一个超声传感器、一个MEMS陀螺、一台PC、一块ARM开发板、一块单片机开发板和一个四旋翼小飞机构成。在天花板布置的摄像头会采集飞机在视场内的图像，经过图像处理以识别飞机在空间内的平面位置和姿态。超声传感器固定在飞机上用来测量飞机的垂直高度，而当飞机倾斜导致超声发射倾斜时，所测得的数据并非飞机的垂直高度，利用MEMS陀螺检测飞机倾角来计算飞机的垂直高度。

  平台中各个平台的任务分工明确，PC负责图像的获取与处理任务、超声传感器和陀螺的数据读取与处理任务，并综合计算出飞机的位置姿态，即(x,y,z,θ)。平台中通过WIFI无线通信将PC的数据及时发送给ARM，ARM接收数据之后根据控制策略和规划好的飞机的飞行路径来决策发送给飞机的控制指令，这些指令传递给单片机，单片机按照指令来输出PWM波形，进而控制飞机在3维空间内按照规划的路径自动飞行。

  平台中，在对飞机进行了机械改装之后，利用人工辅助的方法成功完成实验，四旋翼飞机可以自动点火、起飞、悬停、按照路径飞行、降落和熄火。最后采集了飞机的飞行数据，并对飞行数据进行了分析，对系统的控制性能做了总结。

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