基于嵌入式系統(tǒng)與機(jī)器視覺(jué)的小飛機(jī)控制平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著控制技術(shù)和控制器件的飛速發(fā)展，無(wú)人機(jī)的研究越來(lái)越受到更多的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的關(guān)注。各種無(wú)人機(jī)產(chǎn)品也逐漸由軍用轉(zhuǎn)向民用領(lǐng)域。本項(xiàng)目來(lái)源于“985”工程建設(shè)項(xiàng)目，在開(kāi)發(fā)視覺(jué)技術(shù)與嵌入式技術(shù)的同時(shí)，最終研制的利用視覺(jué)控制可以自動(dòng)飛行的四旋翼小飛機(jī)控制平臺(tái)可用于教學(xué)演示和飛行控制原理的驗(yàn)證等。
　　國(guó)內(nèi)雖然有一些高校和科研院所在研究四旋翼飛機(jī)，但絕大多數(shù)集中于對(duì)飛機(jī)自身控制技術(shù)的研究或者飛機(jī)自身控制器的搭建，而在飛控的研究領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)已經(jīng)

2、有一些企業(yè)可以生產(chǎn)出性能優(yōu)越的四旋翼飛控，所以，本項(xiàng)目則避開(kāi)飛機(jī)自身控制器的研究和研發(fā)，直接利用現(xiàn)有的產(chǎn)品，轉(zhuǎn)而開(kāi)發(fā)飛機(jī)的外界控制，即利用傳感器基于嵌入式平臺(tái)搭建反饋回路來(lái)代替人的操控，從而實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的自動(dòng)飛行。
　　整個(gè)平臺(tái)由一個(gè)攝像頭、一個(gè)超聲傳感器、一個(gè)MEMS陀螺、一臺(tái)PC、一塊ARM開(kāi)發(fā)板、一塊單片機(jī)開(kāi)發(fā)板和一個(gè)四旋翼小飛機(jī)構(gòu)成。在天花板布置的攝像頭會(huì)采集飛機(jī)在視場(chǎng)內(nèi)的圖像，經(jīng)過(guò)圖像處理以識(shí)別飛機(jī)在空間內(nèi)的平面位置和姿態(tài)。

3、超聲傳感器固定在飛機(jī)上用來(lái)測(cè)量飛機(jī)的垂直高度，而當(dāng)飛機(jī)傾斜導(dǎo)致超聲發(fā)射傾斜時(shí)，所測(cè)得的數(shù)據(jù)并非飛機(jī)的垂直高度，利用MEMS陀螺檢測(cè)飛機(jī)傾角來(lái)計(jì)算飛機(jī)的垂直高度。
　　平臺(tái)中各個(gè)平臺(tái)的任務(wù)分工明確，PC負(fù)責(zé)圖像的獲取與處理任務(wù)、超聲傳感器和陀螺的數(shù)據(jù)讀取與處理任務(wù)，并綜合計(jì)算出飛機(jī)的位置姿態(tài)，即(x,y,z,θ)。平臺(tái)中通過(guò)WIFI無(wú)線通信將PC的數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)送給ARM，ARM接收數(shù)據(jù)之后根據(jù)控制策略和規(guī)劃好的飛機(jī)的飛行路徑來(lái)決策發(fā)送