| 摘要 | 第6-7页 |
| Abstract | 第7页 |
| 第一章 绪论 | 第11-19页 |
| 1.1 课题研究背景及其意义 | 第11-12页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第12-18页 |
| 1.2.1 四旋翼无人机飞行器研究现状 | 第12-14页 |
| 1.2.2 四旋翼无人飞行器巡检可行性分析 | 第14-16页 |
| 1.2.3 四旋翼无人飞行器自动巡检方案设计 | 第16-17页 |
| 1.2.4 巡检飞行器性能要求 | 第17-18页 |
| 1.3 论文研究内容 | 第18-19页 |
| 第二章 四旋翼无人飞行器方案设计 | 第19-27页 |
| 2.1 概述 | 第19页 |
| 2.2 四旋翼无人飞行器飞行动力学原理 | 第19-21页 |
| 2.3 四旋翼无人飞行器机体方案设计 | 第21-23页 |
| 2.3.1 巡检四旋翼无人飞行器机体 | 第21-22页 |
| 2.3.2 四旋翼无人飞行器机体控制器设计 | 第22-23页 |
| 2.4 电子速度调节器整体方案设计 | 第23-24页 |
| 2.5 基于姿态反馈的无刷直流永磁电机双轴云台总体设计 | 第24-26页 |
| 2.6 本章小结 | 第26-27页 |
| 第三章 系统硬件设计 | 第27-43页 |
| 3.1 概述 | 第27页 |
| 3.2 四旋翼无人机飞行控制电路 | 第27-31页 |
| 3.2.1 选用的MCU及基本功能电路 | 第27-29页 |
| 3.2.2 ADIS 16405惯性测量单元及其应用 | 第29-30页 |
| 3.2.3 气压计模块 | 第30页 |
| 3.2.4 GPS模块 | 第30-31页 |
| 3.3 四旋翼无人飞行器动力系统 | 第31-33页 |
| 3.3.1 电池 | 第31-32页 |
| 3.3.2 电机及螺旋桨 | 第32-33页 |
| 3.4 电子速度调节器硬件描述 | 第33-36页 |
| 3.4.1 MCU及外围电路 | 第33-34页 |
| 3.4.2 全桥臂永磁无刷电机驱动电路 | 第34-35页 |
| 3.4.3 “过零点”检测电路和电流检测电路 | 第35-36页 |
| 3.5 双轴无刷直流永磁电机云台控制器 | 第36-38页 |
| 3.5.1 MCU及功率控制器件 | 第36-37页 |
| 3.5.2 双轴无刷直流永磁电机云台姿态反馈IMU硬件模块 | 第37-38页 |
| 3.6 辅助模块 | 第38-42页 |
| 3.6.1 无线图像传输模块及视频摄像机 | 第38-40页 |
| 3.6.2 数据传输模块 | 第40-42页 |
| 3.7 本章小结 | 第42-43页 |
| 第四章 飞行器系统算法应用与实现 | 第43-61页 |
| 4.1 概述 | 第43页 |
| 4.2 飞行器姿态确定 | 第43-52页 |
| 4.2.1 姿态角获得 | 第43-44页 |
| 4.2.2 捷联惯性导航系统坐标 | 第44-45页 |
| 4.2.3 四元数和欧拉角转换关系 | 第45-47页 |
| 4.2.4 三轴陀螺仪四元数毕卡算法更新姿态 | 第47-50页 |
| 4.2.5 三轴加速度计姿态解算 | 第50-51页 |
| 4.2.6 姿态融合算法设计 | 第51-52页 |
| 4.3 组合导航巡检系统 | 第52-54页 |
| 4.3.1 组合导航系统概述 | 第52页 |
| 4.3.2 GPS、磁力计、气压计在组合导航系统中的应用 | 第52-54页 |
| 4.4 双轴无刷直流永磁电机云台和电子速度调节器控制策略 | 第54-60页 |
| 4.4.1 无刷直流永磁电机概述 | 第54-55页 |
| 4.4.2 无刷直流永磁电机转子位置判断 | 第55-57页 |
| 4.4.3 无刷直流永磁电机换相策略 | 第57-59页 |
| 4.4.4 无刷直流永磁电机启动策略和反电动势“过零点”捕获 | 第59-60页 |
| 4.5 本章小结 | 第60-61页 |
| 第五章 系统软件设计 | 第61-73页 |
| 5.1 概述 | 第61页 |
| 5.2 各通讯接口与传感器协议配置 | 第61-66页 |
| 5.2.1 飞行控制板载传感器配置 | 第61-63页 |
| 5.2.2 GPS配置 | 第63-64页 |
| 5.2.3 云台姿态传感器配置 | 第64-65页 |
| 5.2.4 独立模块之间的通讯接口设计 | 第65-66页 |
| 5.3 四旋翼无人飞行器软件设计 | 第66-69页 |
| 5.3.1 四旋翼无人飞行器初始化配置 | 第66-67页 |
| 5.3.2 四旋翼无人飞行器系统流程图 | 第67-69页 |
| 5.4 电子速度调节器软件设计 | 第69-70页 |
| 5.5 基于姿态反馈的无刷直流永磁电机双轴云台软件设计 | 第70-72页 |
| 5.6 本章小结 | 第72-73页 |
| 第六章 实验及实验结果分析 | 第73-85页 |
| 6.1 概述 | 第73页 |
| 6.2 功能模块测试 | 第73-76页 |
| 6.2.1 IMU静态数据采集实验 | 第73-74页 |
| 6.2.2 电子速度调节器实验 | 第74-76页 |
| 6.3 模拟巡检实验 | 第76-84页 |
| 6.3.1 实验场景 | 第76-77页 |
| 6.3.2 模拟巡检过程 | 第77-78页 |
| 6.3.3 巡检数据与数据分析 | 第78-82页 |
| 6.3.4 巡检图像与云台性能分析 | 第82-84页 |
| 6.4 本章小结 | 第84-85页 |
| 结论与展望 | 第85-88页 |
| 7.1 本文总结 | 第85-86页 |
| 7.2 展望和拓展 | 第86-88页 |
| 致谢 | 第88-89页 |
| 参考文献 | 第89-94页 |
| 攻读硕士学位期间的论文及科研情况 | 第94页 |
