ARM简易四旋翼飞行器的设计(3)

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虽然市面上研究无人机的人很多，但是大多稂莠不齐，很多都不能做到稳定飞行，并且大多数无人机的功能都处在机载航拍阶段。有鉴于此，我们根据学校相关教学和科研需求开展本团队课题研究，目的是希望能够实现一款能将图像处理与平稳飞行相结合的四旋翼飞行器，通过这样的四旋翼飞行器，能够代替人类前往较为苛刻的环境进行数据的勘测，完成数据的采集任务。并且将来能够以本次课题为基础，将本次课题中尚有不足的地方不断的完善，来最终成为一个成熟优秀的项目。

1.2 国内外现状

1.3 论文主要工作

本次论文课题为一个团队合作项目，组员之间分工合作完成了一架能够实现定时定高飞行、完成图像采集和处理的多功能四旋翼飞行器。

本文是其中一个子课题，侧重点在于在四旋翼飞行器的硬件设计，完成的主要工作包括了对飞行器的飞行理念的确立和硬件设施的选取，通过DXP2004软件完成电路图的设计，并且在完成对电路的设计之后通过示波器对器件进行信号测试，同时也对控制电调的PWM信号波进行测试，总结出飞行的规律。

1.4 论文结构安排

具体的结构如下所示：

第一章：包含了引言，四旋翼飞行器的课题研究背景、以及目前发展现状和问题，对论文的大体框架进行了阐述。

第二章：阐述了无人机的航行理念和控制方案，介绍了图像传输理论，对无人机的大体框架进行确立。

第三章：对核心硬件设备进行选取，并给出电路连接方案，选取能够传递姿态参数的各项传感器以及硬件，了解功能结构，串口分配功能，连接电路，制作出飞行控制核心单元。

第四章：设计一个无刷电调，采用单边PWM 控制方式实现电机调速，采用三段式启动方法实现电机的软启动，利用MOS 管设计三相桥式驱动电路，从而为飞行器提供飞行动力。设计一个外置电源模块，对飞行器的电源动力进行合理的分配。

第五章：属于硬件测试模块，这一块检验了实验的合理性与否，对各项指标进行了测试以及验证，是实验结果展示。

总结部分阐述了，完成本次课题的具体过程，以及指出本次实验仍需改进的不足之处。

2 四旋翼飞行器总体设计

由于本次四旋翼飞行器的设计目标是要实现一架能够定时定高飞行的四旋翼飞行器，所以稳定平衡是必不可少的条件，为了达到稳定平衡的设计要求我们要选择能够提供多项飞行姿态参数的传感器，同时我们希望能够搭载图像处理功能，所以对于图像处理模块我们的设计要求是轻便，效率高，能进行稳定的图像传输。

2.1 飞行器结构组成

四旋翼飞行器的实物图如图2.1所示，它的主要构成从下往上依次为用于保护飞行器下降避免磕碰的起落架，承载飞控板电池等器件的垫板，为了满足四旋翼飞行器的大功率的航空电池LiPo电池，四旋翼飞行器的核心器件飞控板，控制桨叶的无刷电调和无刷电机，以及桨叶。其中垫板以及飞控板和电源放置在中央，四个机臂呈十字型位于垫板四周，无刷电调以及无刷电机分别位于机臂的中央以及顶端。