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基于视觉的四旋翼飞行系统设计

更新时间：2020-03-18 09:00:51 大小：4M 上传用户：songhuahua查看TA发布的资源 标签：四旋翼飞行系统 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

现阶段，在科技日益发展的技术背景下无人机（UAV）技术也获得了重大的突破，这也使得无人机技术逐渐走入人们的生活中。其中四旋翼飞行器是现阶段应用较为广泛的一种无人机，由于其具备高灵活性、易操控等诸多优势俨然成为各大高校以及研究机构的重点发展项目。本文对四旋翼飞行器的控制算法和基于视觉的自动着陆过程进行了相关研究，采用较为简单的视觉处理算法，设计了一个基于视觉引导实现自动降落标记点的四旋翼飞行器。论文的主要工作和贡献如下：

  1、设计了整个系统的硬件架构，包括飞行控制系统和视觉降落系统两个主体构架。飞行控制系统的处理器核心是STM32单片机，借助姿态传感器所测量的数据，控制飞行器实现稳定飞行。着陆系统由树莓派（Raspberry Pi）开发板和摄像头构成，图像采集获得飞行器的坐标位置并转化为控制信号通过串口发送至STM32单片机实现自主着陆。另外，电源模块的设计为整个系统的稳定工作提供了保障。

  2、完成了飞控系统的算法和软件设计，针对飞行器机载的加速度计、陀螺仪、磁力计的自身特性实施了不同方法的校准工作，采用了四元数对飞行器的姿态进行表示，设计了扩展卡尔曼滤波（EKF）算法用于飞行姿态信息的解算，并通过PID（比例-积分-微分）控制算法实现对飞行器的控制和校准。

  3、设计了红色圆形着陆目标，根据着陆目标图像设计了目标识别算法，经过阈值分割、Canny边缘检测、圆形逼近等图像处理流程后得出目标圆心在图像上的映射点，并设计了基于圆心像素坐标的位置估计算法，建立了目标圆半径与飞行器飞行高度的对应关系，并设计了基于PID控制算法的自主降落程序。

  4、最后分别对飞控系统与着落系统进行测试验证，实验表明本文设计的四旋翼飞行系统能够稳定飞行，并且实现基于视觉引导的自主着陆。

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