文档介绍：湖南工业大学大学生研究性学****和创新性实验计划
项目申报表
项目名称:基于嵌入式wifi控制四轴飞行器街景航拍系统的研究与设计
学院名称
电气与信息工程学院
学生姓名
学号
专业
性别
入学年份
廖险峰
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测控技术与仪器
男
刘斌
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测控技术与仪器
男
林佐
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测控技术与仪器
男
金晶
**********
测控技术与仪器
男
指导教师
职称
学科专业
学生曾经参与科研的情况
组员负责过电气学院素质提升班电子制作活动,参与过电子爱好者协会电子实训,以及电气学院维修队的多次义务维修电器活动,部分组员学****过单片机,组员参与制作的电子作品有:半导体制冷片冰箱,可折叠实用太阳能充电器,8*8*8光立方,led4色音乐频谱,无线电遥控插座等等。
指导教师承担科研课题情况
项目研究和实验的目的、内容和要解决的主要问题
一、项目研究的目的
四轴飞行器(四旋翼飞行器)也称为四旋翼直升机,简称四轴、四旋翼,是一种有4个螺旋桨且螺旋桨呈十字形交叉的飞行器。它是多旋翼飞行器中最基本的一种。近几年,得益于微型自动控制系统的发展,四旋翼飞行器发展十分迅速。
四轴飞行器是微型飞行器的其中一种,也是一种智能机器人。是最初是由航空模型爱好者自制成功,后来很多自动化厂商发现它可以用于多种用途而积极参于研制。它利用有四个旋翼作为飞行引擎来进行空中飞行,它的尺寸较小、重量较轻、适合携带和使用的无人驾驶飞行器一样能够携带一定的任务载荷,具备自主导航飞行能力。在复杂、危险的环境下完成特定的飞行任务。
是一种具有四个螺旋桨的飞行器并且四个螺旋桨呈十字形交叉结构,相对的四旋翼具有相同的旋转方向,分两组,两组的旋转方向不同。与传统的直升机不同,四旋翼直升机只能通过改变螺旋桨的速度来实现各种动作(目前,也出现可以改变螺距的四旋翼飞行器,这种控制方式比改变电机转速更灵活方便)。
传统的街景拍摄和航拍是在汽车和飞机等交通工具上实现的,其技术复杂,成本高昂,本系统的目标在于理由四轴飞行器完成同等工作,并将拍摄的成本大幅降低。由于四轴飞行器具有飞行稳定性,而且便于搭载数码摄像头,如今的四轴飞行器已经成航拍的利器,但是四轴飞行器的作用远远不只是用于航拍,改进现有的技术手段,我们能让搭载多个摄像头的四轴飞行器成为真正的“航拍飞机”,甚至取代街景车进行室外拍摄。
二、项目研究的内容
(1)建立模型
根据设计思路,一方面运用自动化控制方面的专业知识,完成总体方案
设计,运用CAD、PRO/E、UG等软件建立样机基本模型。
(2)对模型进行优化设计
运用Adams、MTALAB等软件对样机基本模型进行运动仿真分析,快速
得到不同模型,得出最佳方案。
(3)样机制造
根据确定的参数及所设计的结构图,改进系统并完成其制造
(4)对系统的实际运用进行分析,并对其实用性能进行评估。
①测出系统的反应时间并进行评估。
②对传感器的灵敏度进行测试、得出具体参数。
③对系统在飞行实验中的稳定性进行评估。
④将本系统拍摄效果与其他车载系统在效果上进行比较,寻找不足之处加以改进。
三、解决的主要问题
(1)稳定性问题
在飞行过程中它不仅受到各种物理效应的作用,还很容易受到气流等外部环境的干扰,系统将最大限度地消除外部环境带来的影响以获得其准确的性能参数。
(2)系统控制设计
微型四旋翼无人飞行器是一个具有六个自由度,而只有四个控制输入的欠驱动系统。它具有多变量、非线性、强耦合和干扰敏感的特性,飞行控制系统的设计要做的及其精确。
(3)利用陀螺进行物体姿态检测消除累计误差
利用陀螺进行物体姿态检测需要进行累计误差的消除,建立误差模型和通过组合导航修正累积误差是一个工程难题。这三个问题解决成功与否,是实现微型四旋翼无人飞行器自主飞行控制的关键,具有非常重要的研究价值。
(4)信息处理
利用3d图片合成网站提供的服务器对收集的图片进行处理,实现立体街景的效果。
国内外研究现状和发展动态
早在 1907 年,Bré - Richet 就让世界上第一guet 架四旋翼飞行器 Gyroplane No. 1 升上了天空。但由于构造复杂、不易操纵等原因,大型四旋翼飞行器的发展一直都比较缓慢。
近年来,随着新型材料、微机电(MEMS)、微惯导( MIMU) 以及飞行控制等技术的进步,微小型四旋翼飞行器得到了迅速发展,逐渐成为人们关注的焦点。
微小型四旋翼飞行器特别适合在近地面环境(如室内、城区和丛林等) 中
执行监视、侦察等任务,具有广阔的军事和民用前景。其对广大