7．2  出现的问题及解决方案 31

结  论 32

参 考 文 献 33

致  谢 34

1   前言

1．1  四轴飞行器综述论文网

小型四轴飞行器具备垂直升降和滞空悬停的飞行能力。在整体布局形式上，属于非共轴式碟形飞行器，比直升机结构更紧凑，能产生更大的升力，而且不需要反扭矩桨，因为四只旋翼能相互抵消反扭力矩。另外，结构简单、价格低廉、性能卓越以及特别的飞行控制方式使其成为研究热点[1]。

1．2  研究背景和意义

随着小型飞行器的广泛应用，以四轴飞行器为代表无人机的产品逐渐走进了社会的各个领域，逐渐发挥着重要的作用。

航拍领域：有云台提供可靠的搭载平台，作为高空载体的四轴飞行器可搭载高清摄像头进行高空多角度作业，能稳定的完成拍摄任务进而取代人工完成航拍任务。与摄影师搭载飞机航拍相比，四轴飞行器大幅降低了拍摄成本、保证了航拍安全，同时能更加可靠的完成任务。同时，四轴飞行器能垂直起降、飞行灵活，经济可靠，应用场景将会越发多元、广泛，必将大放异彩。

农业领域：虽然在续航能力以及荷载量方面稍逊于传统的有人驾驶固定翼飞机，但是垂直起降、飞行灵活的四轴飞行器能在飞行环境恶劣的田间地头、在非管制空域随时起降，无需专用的驾驶员和机场，能够极大的削减作业成本。此外，能滞空悬停的飞行器配合GPS系统的精准定位能完成高精度要求的定点作业，旋翼产生垂直向下的气流能增加药雾与农作物的接触，促进药效的发挥。因此，更符合人们实际需求，能够完成传统飞机完不成的作业任务的农业作业四轴飞行器必将在很多应用场景中取代传统有人驾驶的固定翼飞机。

物资运输领域： 由GPS系统提供精准的定位信息和飞行路径，四轴飞行器能精准的投放物资，将物资送达人们无法到达的地方，同时相对于人员投递时路面因素的限制，飞行器能够选择更加高效、经济的飞行路径，极大的扩大了作业范围、减少了作业成本、提高了工作效率、一定程度上缓解了路面交通拥堵的状况。

军事领域： 在军事领域四轴飞行器主要完成情报的侦察、监视任务，也能够根据需要搭载一定量的武器来执行攻击活动。在战场上，发达国家的四轴飞行器可靠地完成的情报工作在很大程度上促进了战争的提前结束。四轴飞行器能长时间在危险环境下执行任务，提供稳定可靠的情报；作为通信中继时还能搭载电子干扰设备打电子战，扰乱敌军视听。近年来随着无人机的发展，能够根据不同任务需求搭载不同设备工作的四轴飞行器书写了很多传奇。

综上四轴飞行器在诸多领域发挥着越来越大的作用，对四轴飞行器的学习和研究是有非常重要的意义和非常积极的作用的。

1．3  主要研究内容

本课题主要研究学习了传感器模块、电机模块、电机驱动方案、通讯模块和飞行控制模块的选择，除了硬件的学习研究还有相关软件的设计编写，涉及到对飞行姿态各参考量的获取与运算以及如何控制四轴飞行器的飞行姿态误差保持在合理范围。

2  四轴飞行器结构及原理

2．1  四轴飞行器结构

旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向，四个旋翼处于同一高度平面，且四个旋翼的结构和半径都相同，四个电机对称的安装在飞行器的支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。结构形式如图 2-1所示：