毕业论文课题相关文献综述
一.前言
四旋翼遥控飞机是一种新型飞行器，它同时具备传统直升机和固定翼飞机的特点，既能够在有限的空间内灵活起降，又具有结构简单、故障率低和单位体积能够产生更大的升力的特点。因此四旋翼飞行器在民用和军事领域都有着广泛的应用。近年来，关于四旋翼飞行器的研究日趋成熟，市面上也有许多基于不同芯片的拥有各种各样功能的四旋翼飞行器。
近年来，四旋翼遥控飞机在地震、洪水、核污染等大型自然和人为灾害中得到了广泛的应用。如何在受灾现场运用无人机械来及时准确地掌握受灾情况，成为有效开展灾后救援的关键。小型四旋翼无人机因为可以到达人员无法到达的地方，具有成本低、性价比高、可垂直起降、无人员伤亡风险等优点，在灾后救援工作中发挥了很大的作用。此外，四旋翼飞行器还广泛应用于气象监测、低空侦察、轻物运输等领域，具有巨大的军用前景和商业价值。
本课题利用TMS320F28xDSP微控制器根据获取的四旋翼遥控飞机的位置、速度及水平偏移角度信息，通过无线传输发送控制命令，实现四旋翼遥控飞机飞行姿态调整及飞行速度控制。市面上的四旋翼飞行器大都是基于单片机做的，基于数字信号处理器（DSP）的比较少,而DSP实时处理各种数字信号的能力比单片机更强，因此基于DSP的四旋翼飞行器有其独有的特色，值得我们去探索。
二.研究现状
四旋翼飞行器的机械构造和飞行原理都比较简单，但是对传感器与控制理论的要求比较高。国外对四旋翼无人机开展比较早，在20世纪初，多旋翼飞行器就已经受到了国外的研究机构的关注。直至本世纪初，随着传感器以及嵌入式控制技术的高速发展，四旋翼飞行器得到了高速的发展。尤其是在欧美一些国家，在小型、超小型多旋翼飞行器领域已经获得了显著的研究成果。目前国外具有代表性的有美国的宾夕法尼亚大学、斯坦福大学，法国贡比涅技术大学，日本的千叶大学，商业团队有德国的Microdrone,AscendingTechnology,以及美国的Draganfly等。宾夕法尼亚大学曾研究出能够通过安装在四旋翼飞行器上的红外传感器以及摄像头辅助惯性测量单元进行姿态、位置检测。斯坦福大学则研究出了只有3g的微型飞行器。
国内对于四旋翼飞行器的研究起步比较晚，但是发展却非常快。国防科技大学、上海交通大学、北京航空航天大学、哈尔滨工程大学、天津大学等几所大学已经在相关领域开展了研究工作，并且取得了相应的成果。北京航空航天大学的研究人员手动自制建造了一款四旋翼飞行器实验平台，采用了德州仪器的TMS320F2812。哈尔滨工程大学的相关学院自2009年开展了四旋翼飞行器的研究，目前已建成了完整的飞行器数学模型，完成了飞行器系统的软硬件设计，设计出了一整套能够携带一定重量的载荷进行导航飞行的四旋翼飞行器。
三.原理及实现
本次毕业设计主要是利用TMS320F28xDSP微控制器根据获取的四旋翼遥控飞机的位置、速度及水平偏移角度信息，通过无线传输模块发送控制命令，实现四旋翼遥控飞机的飞行姿态调整以及飞行速度控制。该款芯片带有串行外部设备接口(DSP)，它允许1~16位的串行数据流在DSP与外围设备之间交换，因此可以通过此接口传送控制指令。
此次设计的重点是无线传输模块。市场上的无线传输模块主要有三种：NRF系列、Si4432和CC1101系列。其中NRF24L01的输出功率频道选择和和协议的设置可以通过SPI接口进行设置，它以兼容性好，消耗低得到了大量使用，但由于只提供串口通信，而现在的PC机都没有串口，则需要加一个USB转SPI的MC101芯片，因而比较麻烦。CC1101虽然应用简单无需编程，但是通讯距离较短只有200米之300米，因而不适合四旋翼遥控飞机的数据遥控遥测。最后我们看中了Si4432，这款无线传输模块的传输距离能达到2000米，基本能满足设计要求，而且自带USB接口可与电脑连接，是理想的遥控飞机无线传输模块。在使用该无线传输模块时需要解决USB的读写问题，因此要编写一个Windows下的USB读写程序。
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