文档介绍：四轴研究背景
1
2
4
基本原理
程序流程
3
硬件组成
无人机主要包括两大类:固定翼无人机和旋翼无人机。旋翼无人机在许多方面要优于固定翼飞行器:具有更高的自由度、低速飞行的能力、悬停、室内应用等。
四轴飞行器作为旋翼无人机中的佼佼者具有其他飞行器难以比拟的优点:可垂直起降;执行精确缓慢的运动、悬停;拥有更大的载荷量和良好的操控性;能以各种姿态飞行,如前飞侧飞和倒飞;尤其可以在多障碍和狭小的空间穿越飞行。这些优势使四轴飞行器在执行搜救、侦察、航拍等任务方面游刃有余,决定了四轴飞行器具有更广阔的应用前景。
四轴飞行器:
四轴飞行器是微型飞行器的其中一种,它利用有四个旋翼作为飞行引擎来进行空中飞行
坐标系介绍
地理坐标系(导航坐标系),简称G系,原点设在载体重心,Xg轴指向东,Yg轴指向北,Zg轴沿地垂线指向天。
载体坐标系,简称B系,原点设在载体重心,Yb指向载体纵轴的方向,Zb指向载体竖轴的方向,Xb指向载体右侧
飞行力学原理
传感器与控制芯片用IIC通讯
蓝牙与控制芯片用串口通讯
控制芯片捕获接收机PPM信号
控制芯片输出PWM控制电调
电子调速器:通过电子调速器可以控制电机的转速
陀螺仪:三轴陀螺仪,测量绕三个轴的角速度
加速度计:三轴加速度计,测量在三个轴上的加速度分量
直流无刷电机:无电刷和换向器,
可通过电调用直流驱动的电机
传感器选型
加速度传感(ADXL345) 是一款小而薄的超低功耗3轴加速度计,且是一款数字加速度计,分辨率高(13位),测量范围达± 16g。数字输出数据为16位二进制补码格式,可通过SPI(3线或4线)或I2C数字接口访问。
陀螺仪传感器(L3G4200D)它是一种低功耗三轴陀螺仪提供三个不同的用户三种可选全尺度(±250/500/2000 dps) 、I2C / SPI数字输出接口、16比特率值数据输出。此外它其中还嵌入省电和睡眠模式和具有高冲击生存能力。
地磁传感器(HMC5883)是一种贴片封装高集成度的模块,并有数字接口的弱磁传感器芯片,应用于低成本罗盘和磁场检测等领域。此外,HMC5883包括先进的高精度HMC118X系列阻磁传感器,带有偏差校正和12位AD转换器,能使精度控制在1~2度范围内,同时通过IIC与外界通信。
综上所述:三种传感器都是数字输出,至少为12AD转换数据,且采样速率均大于100HZ,满足系统设计要求,且三个模块均可用IIC通信,便于MCU对数据的采集。
加速度计易受干扰,陀螺仪积分又飘移,故单独使用无法算出姿态角,需要两者(相互调整)来确保航向的正确。
获取的姿态角是载体相对于导航坐标系的量,为了求解姿态角,要弄清楚载体坐标系与导航坐标系(地理坐标系)的关系