| 摘要 | 第4-5页 |
| ABSTRACT | 第5页 |
| 1 绪论 | 第8-12页 |
| 1.1 课题研究背景及意义 | 第8-9页 |
| 1.2 四旋翼飞行器研究现状 | 第9-12页 |
| 2 四旋翼飞行器工作原理 | 第12-26页 |
| 2.1 四旋翼飞行器基本工作原理 | 第12-13页 |
| 2.2 四旋翼飞行器运动分析 | 第13-15页 |
| 2.2.1 四旋翼运动方案分析 | 第14-15页 |
| 2.3 四旋翼飞行器姿态解算原理 | 第15-19页 |
| 2.3.1 机体坐标系B系B(OX_aY_aZ_a) | 第16页 |
| 2.3.2 地面坐标系E系 E(OX_gY_gZ_g) | 第16-18页 |
| 2.3.3 四元数姿态解算方案 | 第18-19页 |
| 2.4 四旋翼飞行器力学分析 | 第19-22页 |
| 2.5 四旋翼飞行器稳定性分析 | 第22-26页 |
| 3 飞行器系统设计 | 第26-42页 |
| 3.1 系统总体设计方案 | 第26-27页 |
| 3.2 飞行控制系统设计指标 | 第27-28页 |
| 3.3 控制器设计分析 | 第28-42页 |
| 3.3.1 PID控制理论介绍 | 第28-29页 |
| 3.3.2 飞行器PID控制器设计 | 第29-30页 |
| 3.3.3 控制芯片选取 | 第30页 |
| 3.3.4 姿态控制模块 | 第30-31页 |
| 3.3.5 姿态解算滤波算法 | 第31-34页 |
| 3.3.6 导航定位系统GPS | 第34-36页 |
| 3.3.7 无线通讯设备nRF24L01 | 第36-37页 |
| 3.3.8 数据存储装置SD | 第37页 |
| 3.3.9 USB通讯 | 第37-38页 |
| 3.3.10 电路保护装置 | 第38-39页 |
| 3.3.11 无线控制装置 | 第39-42页 |
| 4 飞行系统软件设计与分析 | 第42-47页 |
| 4.1 系统总体架构 | 第42-43页 |
| 4.2 软件编译平台 | 第43-44页 |
| 4.2.1 μC/OS-II操作系统移植 | 第43-44页 |
| 4.3 系统各软件模块工作流程分析 | 第44-47页 |
| 5 四旋翼飞行器自主飞行方案 | 第47-55页 |
| 5.1 循迹飞行主要问题 | 第47页 |
| 5.2 航迹线路识别 | 第47-50页 |
| 5.2.1 栅格法路径选取 | 第48页 |
| 5.2.2 自主循迹全局规划算法 | 第48-50页 |
| 5.3 自主循迹局部算法 | 第50-52页 |
| 5.4 线路规划的平滑算法 | 第52-53页 |
| 5.5 本章小结 | 第53-55页 |
| 6 四旋翼飞行器自主飞行实现 | 第55-61页 |
| 6.1 飞行方案介绍 | 第55页 |
| 6.2 具体实施方案 | 第55-57页 |
| 6.2.1 拍照设备介绍 | 第55-56页 |
| 6.2.2 飞行位置确定 | 第56-57页 |
| 6.3 利用栅格法实现自主飞行 | 第57-61页 |
| 6.3.1 特定点识别 | 第57页 |
| 6.3.2 飞行器姿态校正控制 | 第57-58页 |
| 6.3.3 空间模型与编码方案 | 第58页 |
| 6.3.4 整体的循迹策略 | 第58-61页 |
| 7 四旋翼飞行器性能测试与分析 | 第61-63页 |
| 总结与展望 | 第63-65页 |
| 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文 | 第65-67页 |
| 致谢 | 第67-69页 |
| 参考文献 | 第69-71页 |