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四旋翼飞行器航拍控制系统的设计与仿真验证
资料介绍
四旋翼飞行器是微型计算机的一种实现，具有自主飞行能力，广泛应用于农业、气象及军事等领域。近年来伴随着航拍等新型技术的崛起，本文将四旋翼飞行器作为航拍器，在四旋翼飞行器机身上搭载摄像设备，通过控制四旋翼飞行器的速度与角度完成摄像设备的航拍工作。
本文以FPGA语音识别命令作为四旋翼飞行器的航拍遥控命令，将FPGA快速处理信息的能力与语音控制的简单、准确、灵活特点相结合。四旋翼航拍控制系统分为2部分，第一部分是在四旋翼飞行器上利用单片机实现主控制器，采用模糊神经网络PID控制四旋翼螺旋桨的转速达到对机身的飞行高度和方向控制，并与悬停辅助控制器相结合，实现对四旋翼飞行器航拍及悬停漂移的控制;第二部分是利用FPGA实现的语音遥控命令的指挥系统，将语音控制命令转化为命令编码，传送给四旋翼飞行器。
四旋翼飞行器作为航拍器应用，其机身上必须搭载摄像设备，摄像设备嵌在四旋翼飞行器上进行航拍时，四旋翼飞行器在空中的悬停漂移现象会直接影响航拍的质量。本文创新性地提出了“四旋翼三帧偏航角漂移识别算法”，对四旋翼飞行器在空中的漂移现象进行修正;在语音识别方面，通过优化的隐马尔科夫模型完成对机身飞行姿态命令的识别，使其能够达到对四旋翼飞行器实时性控制的要求。
本文系统应用了FPGA技术，无线收发技术，以及在Matlab中实现算法的仿真，并应用QuartusⅡ进行波形的仿真。各个模块的仿真实验证明，系统具有很强的实时性，系统兼容性以及算法运行都能够达到系统的设计要求，能很好地实现四旋翼飞行器在空中的各种飞行姿态控制以及悬停时的漂移控制，能准确识别语音命令且能达到航拍时图像清晰的标准。
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