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基于STM32的四旋翼飞行器控制和图像采集平台的设计与实现
摘要：随着航天技术的不断发展和成熟，四旋翼飞行器以其低成本、体积小、对环境要求低、高性能、独特构造和飞行方式等特点被广泛应用于军事和民用。国内外很多大学和研究所对于四旋翼飞行控制进行了课题研究，很多大学的研究成果颇为丰富。本文将介绍国内外对于四旋翼飞行器的研究现状进行介绍。
关键词：STM32; 四旋翼飞行器; 飞行控制; 图像采集;
- 研究目的及意义
随着航天技术的不断发展和成熟，四旋翼飞行器以其低成本、体积小、对环境要求低、高性能、独特构造和飞行方式等特点被广泛应用于军事和民用[1]。
STM32系列处理器是ST公司推出的一款基于高性能、低成本、低功耗要求的32位嵌入式处理器[2]。本课题研究基于STM32的四旋翼飞行器控制和图像采集平台的设计与实现，具体研究内容如下：（1）硬件平台搭建，包括主控模块、飞行器姿态采集模块、图像采集模块、信息无线传输模块、执行机构驱动模块等；（2）飞行器姿态数据融合处理；（3）设计控制规律，输出控制量；（4）控制各旋翼电机，使飞行器稳定飞行；（5）控制飞行器上摄像头，传输图像至电脑或者其他设备上[2]。
- 国内外研究概况
国内的国防科技大学、美国的宾夕法尼亚大学、瑞士联邦科技研究所、澳大利亚国立大学对四旋翼飞行器的研究成果都非常丰富[3]。
2.1 国防科技大学将反步法和自抗扰控制法应用于四旋翼飞控
国防科技大学是我国最早研究四旋翼飞行器的大学之一，在2004年，国防科技大学的机器人实验室开始做微小型四旋翼无人直升机的研究工作，他们使用反步法和自抗扰控制器算法先后设计与制作了两款样机，其中一款原型机的总重量为750g，最大长度为70cm，机身铝制材料，动力设备采用了DraganflyIII[4]旋翼和瑞士Maxon[5]电机(RE-max21)及自行设计的齿轮减速器装置（减速比为6：1）.而另一款则选用了重量轻且不易损坏的玻纤板材料组成，以及抗撞击性较强的10英寸GWS三叶正反桨为其螺旋桨。经过多次飞行试验从得到的视频中采集其飞行数据，进行进一步研究。此外，南京航空航天大学、哈尔滨工程大学、上海交通大学等也设计了研究平台进行理论分析及控制模块的设计并进行仿真，致力于将四旋翼无人机的发展推向一个新的阶段。
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