基于MEMS的四旋翼飛行器通信與導(dǎo)航技術(shù)研究.pdf

1、隨著四旋翼飛行器的逐漸普遍，它也逐漸受到人們的重視和青睞，并被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。由于它的廣泛應(yīng)用，四旋翼飛行器的導(dǎo)航的準(zhǔn)確度和控制的穩(wěn)定性成了人們越來越看重的重要參數(shù)。傳統(tǒng)的導(dǎo)航系統(tǒng)雖然可以應(yīng)用于飛行器上，但是由于其設(shè)備復(fù)雜，受環(huán)境條件限制，而且只能用于有衛(wèi)星信號的寬闊地帶，這也限制了飛行器導(dǎo)航的進(jìn)一步發(fā)展。隨著微機(jī)電導(dǎo)航器件的應(yīng)用越來越廣泛，促使慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)入人們的視野并逐漸被廣泛應(yīng)用。使得飛行器的能夠更加小型化和應(yīng)用領(lǐng)域更加廣闊

2、提供了可能。
　　文中研究的主要是適用于室內(nèi)和狹窄空間等沒有 GPS信號的地方的四旋翼飛行器的導(dǎo)航和通信。其設(shè)計采用集成有三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀的MEMS傳感器 MPU-6050作為慣性測量組件以及 Arduino MEGA2560作為主控板進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算融合和控制。為了使飛行器更加穩(wěn)定，飛行系統(tǒng)通過MPU6050測量四旋翼飛行器三維空間的加速度和角速度，并通過HC-SR04超聲波距離傳感器模塊測量機(jī)體離障礙物的距離并且使其保

3、持一定的距離，并使用直流電機(jī)模塊調(diào)節(jié)機(jī)翼的轉(zhuǎn)速。程序設(shè)計上采用基于四元數(shù)的卡爾曼濾波和PID控制飛行器的姿態(tài)來調(diào)節(jié)，使其能夠沿著預(yù)定的飛行路線平穩(wěn)飛行。此外，基于以上算法，還在MATLAB中對SD卡中存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，驗(yàn)證了算法的有效性。
　　文中設(shè)計的四旋翼小型飛行器具有諸多優(yōu)點(diǎn)，比如體積小，結(jié)構(gòu)簡單，靈活性高和適應(yīng)性強(qiáng)等，對于飛行器在導(dǎo)航方面所采用的算法，經(jīng)過飛行器實(shí)際的運(yùn)行結(jié)果以及經(jīng)過MATLAB處理SD卡記錄的