四旋翼自主飞行器探测跟踪系统设计竞赛试题
本文档介绍了四旋翼自主飞行器探测跟踪系统的设计竞赛试题,涵盖了飞行控制模块、驱动模块、飞行导航模块和测距模块等四个方面。
一、飞行控制模块
飞行控制模块是四旋翼自主飞行器的核心部分。该模块由 ATMEGA2560 处理器的开发板实现飞行控制算法。为了实现自主飞行探测跟踪,必须要形成控制的闭环回路,需要检测和反响系统状态的传感器,包括四旋翼的姿态、经纬度、航向、高度、空速、角速率等信号。
二、驱动模块
驱动模块的选择方案有两种:普通直流电机和无刷直流电机。普通直流电机价格低廉、使用简单,但扭矩较小,控制精度不高。无刷直流电机具有响应速度快、较大的启动转矩,足够准确控制飞机的速度。本系统选择了无刷直流电机。
三、飞行导航模块
飞行导航模块的选择方案有四种:惯性导航系统、GPS 导航、红外导航和图像导航。惯性导航系统可以在世界任何地方,不依赖环境条件,但惯性导航不适合在小空间准确制导。GPS 导航可以全球定位、被动定位,但GPS 导航不适合室环境。红外导航比拟适合小车这种速度慢且接近地面的物体,不适合我们飞行器在高度一米以上的情况下的导航。图像导航具有隐蔽性好、自主性强、测量快速、准确、以及廉价、可靠等优点。本系统选择了图像导航,采用摄像头拍摄小车的运动情况,指导飞行器前行的方向及悬停的位置。
四、测距模块
测距模块的选择方案有三种:红外测距、激光测距和超声波测距。红外测距具有廉价、易制、平安等优点,但是精度低、距离近,方向性差。激光测距具有准确度高和测距远的优点,但是制作难度大、本钱较高,一般用于远距离测距。超声波测距结果简单、本钱低廉、等优点,经常用一般的距离的测量,如深井、管道长度等封闭场合。本系统选择了超声波测距,考虑到飞行器在封闭空间飞行,同时又要在一米以上的空中悬停。
本系统设计了四旋翼自主飞行器探测跟踪系统,涵盖了飞行控制模块、驱动模块、飞行导航模块和测距模块等四个方面。