| 摘要 | 第3-4页 |
| ABSTRACT | 第4页 |
| 1 绪论 | 第8-12页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第8-9页 |
| 1.1.1 选题背景 | 第8页 |
| 1.1.2 选题意义 | 第8-9页 |
| 1.2 相关问题的研究现状 | 第9-10页 |
| 1.2.1 障碍检测技术的发展历史 | 第9页 |
| 1.2.2 四旋翼飞行器障碍检测技术国内外研究现状 | 第9-10页 |
| 1.3 论文主要工作及结构安排 | 第10-12页 |
| 2 四旋翼飞行器的障碍检测系统组成及原理 | 第12-22页 |
| 2.1 四旋翼飞行器的障碍检测系统模块组成 | 第12-17页 |
| 2.1.1 障碍检测系统模块 | 第12-13页 |
| 2.1.2 超声波测距模块 | 第13-14页 |
| 2.1.3 姿态角模块 | 第14-16页 |
| 2.1.4 STM32F767控制模块 | 第16-17页 |
| 2.1.5 无线通信模块 | 第17页 |
| 2.2 四旋翼飞行器的障碍检测系统原理 | 第17-21页 |
| 2.2.1 系统原理 | 第17-18页 |
| 2.2.2 软件架构 | 第18-19页 |
| 2.2.3 障碍检测原理 | 第19-21页 |
| 2.3 本章小结 | 第21-22页 |
| 3 四旋翼飞行器的障碍检测方法及关键技术 | 第22-48页 |
| 3.1 障碍检测方法信号流程设计 | 第22-24页 |
| 3.2 障碍检测系统的数据采集方法研究 | 第24-27页 |
| 3.2.1 传感器数据采集频率设计 | 第24-25页 |
| 3.2.2 提高系统效率方法 | 第25-27页 |
| 3.3 静止状态下障碍检测方法 | 第27-30页 |
| 3.3.1 线性卡尔曼滤波算法 | 第27页 |
| 3.3.2 线性卡尔曼滤波四旋翼飞行器应用 | 第27-30页 |
| 3.4 运动状态下障碍检测方法 | 第30-37页 |
| 3.4.1 运动状态模型 | 第30-31页 |
| 3.4.2 运动状态下测距方法流程 | 第31-32页 |
| 3.4.3 动态系统最优估计算法 | 第32页 |
| 3.4.4 运动状态卡尔曼方程模型 | 第32-33页 |
| 3.4.5 四旋翼动态系统模型选取算法 | 第33-37页 |
| 3.5 超声波数据干扰情况下障碍检测方法研究 | 第37-40页 |
| 3.5.1 超声波模块原始数据分析 | 第37-38页 |
| 3.5.2 超声波模块干扰识别判断 | 第38-40页 |
| 3.6 系统在不平衡情况下障碍检测方法研究 | 第40-47页 |
| 3.6.1 姿态角模块数据预处理 | 第40-43页 |
| 3.6.2 偏航角判断处理 | 第43-45页 |
| 3.6.3 方向余弦法 | 第45-47页 |
| 3.7 本章小结 | 第47-48页 |
| 4 障碍检测系统硬件设计 | 第48-54页 |
| 4.1 基于ARM的障碍检测系统的硬件设计 | 第48-49页 |
| 4.1.1 基于ARM的障碍检测系统硬件框图 | 第48-49页 |
| 4.1.2 障碍物检测系统器件分布图 | 第49页 |
| 4.2 四旋翼障碍物检测系统硬件电路图 | 第49-53页 |
| 4.2.1 外部时钟电路 | 第49-50页 |
| 4.2.2 电源电路 | 第50-51页 |
| 4.2.3 串口电路 | 第51页 |
| 4.2.4 姿态角模块电路 | 第51-52页 |
| 4.2.5 基于ARM处理器最小系统电路 | 第52-53页 |
| 4.3 本章小结 | 第53-54页 |
| 5 障碍检测系统的软件设计 | 第54-64页 |
| 5.1 下位机软件设计 | 第54-59页 |
| 5.1.1 基于ARM的软件架构设计 | 第54-55页 |
| 5.1.2 下位机软件流程 | 第55-56页 |
| 5.1.3 初始化模块流程 | 第56-57页 |
| 5.1.4 通讯协议模块流程 | 第57-59页 |
| 5.1.5 障碍检测流程 | 第59页 |
| 5.2 上位机软件设计 | 第59-63页 |
| 5.2.1 上位机软件流程 | 第60-61页 |
| 5.2.2 数据解析流程 | 第61页 |
| 5.2.3 中断函数流程设计 | 第61-62页 |
| 5.2.4 人机界面设计 | 第62-63页 |
| 5.3 本章小结 | 第63-64页 |
| 6 实验及分析结果 | 第64-73页 |
| 6.1 飞行环境指标与说明 | 第64-65页 |
| 6.2 基于ARM四旋翼障碍检测系统硬件的实现 | 第65页 |
| 6.3 四旋翼障碍物检测系统硬件与软件联调实现 | 第65-68页 |
| 6.4 四旋翼飞行器障碍检测功能实现与检验 | 第68-72页 |
| 6.4.1 实验说明 | 第68-70页 |
| 6.4.2 障碍物检测系统采集周期实现 | 第70页 |
| 6.4.3 数据滤波算法实现与检验 | 第70-71页 |
| 6.4.4 动态系统最优估计实现与检验 | 第71-72页 |
| 6.5 本章小结 | 第72-73页 |
| 7 总结与展望 | 第73-74页 |
| 7.1 总结 | 第73页 |
| 7.2 展望 | 第73-74页 |
| 致谢 | 第74-75页 |
| 参考文献 | 第75-78页 |
| 附录 | 第78页 |
| 攻读硕士期间已申请实用型专利 | 第78页 |
| 攻读硕士期间参与项目 | 第78页 |