云台控制系统开题报告 篇一：开题报告-网络摄像机云台高 毕业设计（论文）开题报告 题目网络摄像机云台高精度控制算法与实现学院通信工程学院 专业通信工程 姓名 班级 学号 指导教师 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 1、国内云台研究动态： 随着社会的发展，视频监控行业在IT行业中逐渐占据一角，同样作为视频监控中摄像机的一部分——云台，也扮演着重要的角色。云台是一种主要由两个高精度步进电机组成的用于承载镜头的支架，其中一个步进电机负责控制云台水平转动，另一个步进电机用于控制云台的垂直方向转动，从而使摄像机镜头能够在水平360°范围内，垂直180°范围内转动。带云台的摄像机已占据了视频监控行业的半壁江山，很多厂家都有专门负责云台方面研究的团队。云台质量的好坏，主要在于预置位的精准度，预置位即是预先设定好
一个位置，当需要摄像机镜头重新回到某个位置时候，只要调用预置位。回到预置位的偏差越小，说明云台的精度越高，做的好的厂家像大华、海康等视频监控厂家云台转动精度能达到0.2°以内，即设定一个预置的位置，云台转动到该位置的偏差不会超过0.2°。而精度差点的产品精度可能就大于这个值了，现在很多厂家都在致力于云台转动精度问题，主要是预置位的精度，以及如何自动矫正预置位的偏差，目前大部分云台都不带转动偏差校正功能，而市场上有转动偏差校正的云台虽然能在云台出现较大偏差时候进行校正，但是其每次转动的误差会比没有偏差校正的云台误差大，因为校正的过程会引入偏差。因此，拥有转动偏差校正而且能够将校正误差减小的云台是许多公司的追求。 2、选题依据和意义： 云台在球型摄像机中扮演的角色非常重要。在一些大型场合，比如说大型超市，一般都安装球型摄像机，因为球型摄像机转动灵活，可以快速地转动到某个角度，也可以全场监控，当发现画面中的某个区域有异常情况时候，操作人员可以手动快速移动到那个区域，再利用摄像机镜头变倍功能可进一步查看异常区域。在一些大些场合，球型摄像机也可以设定几个预置位，然后启动自动巡航，每隔一段时间球型摄像机可以依据云台自动地切换另一个场景或画面，使用非常灵活。然而在一些大型场合若使用不带云台的摄像机，比
渤海大学本科毕业论文（设计）四旋翼无人机设计与制作 The Manufacture and Design of Quad Rotor Unmanned Aerial Vehicle 学院（系）： 专业： 学号： 学生姓名： 入学年度： 指导教师： 完成日期：
摘要 四旋翼无人机飞行器因为它的结构简单，而且控制起来也很方便，因此它成为了近几年来发展起来的热门产业。在这里本文详细的介绍了四旋翼飞行器的设计和制作的过程，其中包括了四旋翼无人机飞行器的飞行原理，硬件的介绍和选型，姿态参考算法的推导和实现，系统软件的具体实现。该四旋翼飞行器控制系统以STM32f103zet 单片机为核心，根据各个传感器的特点，采用不同的校正方法对各个传感器数据进行校正以及低通数字滤波处理，之后设计了互补滤波器对姿态进行最优估计，实现精确的姿态测量。最后结合GPS控制与姿态控制叠加进行PID控制四旋翼飞行器的四个电机，来达到实现各种飞行动作的目的。在制作四旋翼飞行器的过程中，进行了大量的调试并且与现有优秀算法做对比验证，最终设计出能够稳定飞行的四旋翼无人机飞行器。 关键词：姿态传感器；四元数姿态解算；STM32微型处理器；数据融合；PID
The Manufacture and Design of Quad Rotor Unmanned Aerial Vehicle Abstract Quad-rotor unmanned aerial vehicle aircraft have a simple structure, and it is very easy to control, so it has become popular in recent years. Here article describes in detail the design and the process of making the four-rotor aircraft, including Quad-rotor UAV aircraft flight principle, hardware introduction and selection, implementation and realization of derivation attitude reference algorithm, the system software . The Quad-rotor aircraft control system STM32f103zet microcontroller core, and the advantages and disadvantages based on the accelerometer sensor, a gyro sensor and electronic compass sensors using different correction methods for correcting various sensor data and low-pass digital filter processing, after design complementary filter to estimate the optimal posture, precise attitude measurement. Finally, GPS control and attitude control PID control is superimposed four-rotor aircraft four motors to achieve a variety of flight maneuvers to achieve the purpose. Four-rotor aircraft in the production process, a lot of debugging and do comparison with the existing excellent algorithm validation, the final design to stabilize the Quad-rotor UAV flying aircraft. Key Words：MEMS Sensor; Quaternion; STM32 Processor; Data Fusion; PID
航拍测绘无人机制作大比例尺地形图方案 地形图的测绘方法，大多采用全站仪、GPS等设备。不管是全站仪还是GPS，都需要人员进行实地测量，受到实际地理环境的限制。 随着科学技术的不断发展，在测绘地理信息行业中运用了先进的数字航空摄影测量技术，我国在该领域在无人机领域也有了较大的进展，无人机航空摄影测量系统方面也蓬勃发展。现在的无人机航测系统具有影像分辨率高、升空准备时间短、操作控制容易、起降场地要求低、作业效率高的特点，很好地解决了传统地形图测绘面临的困难，航测也成为地形图测绘的新趋势。 无人机航测与传统测绘对比 对比内容测绘方式 无人机航测传统测绘方式 成图精度高高 测绘工期速度快时间长 人工外业工作量仅需要采集少量外业像控点， 人工外业工作量很小 人工外业工作量很大 勘测成本低高 成图速度快慢 对面积要求适用面积广适用中小面积 产品类型产品丰富，一次航测，可制作 地形图DLG、正射影像图DOM、 数字高程模型DEM、三维数字 地形系统 产品单一，只能通过其他的方 式来附属产品 适用比例尺范围包括1：1000、1：2000地形 图以上的产品 可以制作各种比例尺的地形 图 前期的准备工作工程响应时间快速，不需要空 域申请，能快速的进行航测 前期准备工作时间较多 内业测图软件航摄影像纠正、配准软件、空数字测图软件
三加密软件，立体测图软件 内业测图人工干预量较少较多 安全性高低 环境限制少多 目前，在工程建设和地理信息领域，为了能够较好地满足现阶段我国对“数字中国、数字城市、数字生活”的需求，由传统的数据采集模式逐步升华到采用无人机航空摄影测量的模式，进行地形图测绘、石油管道巡线、电力设施维护、高速公路建设、土地确权、地籍调查、水利水电建设、农田信息监测、国情普查、矿山资源开发、地质监测等，大大提高了社会发展对数据更新的要求，在国民经济建设中发挥越来越突出的优势。 大比例尺地形图测图 华测P700无人机系统实物图
四旋翼飞行器（A 题）参赛队号：20140057号
四旋翼飞行器 设计摘要： 四旋翼作为一种具有结构特殊的旋转翼无人飞行器，与固定翼无人机相比，它具有体积小，垂直起降，具有很强的机动性，负载能力强，能快速、灵活的在各个方向进行机动，结构简单，易于控制，且能执行各种特殊、危险任务等特点。 因此在军用和民用领域具有广泛的应用前景如低空侦察、灾害现场监视与救援等。多旋翼无人机飞行原理上比较简单，但涉及的科技领域比较广，从机体的优化设计、传感器算法、软件及控制系统的设计都需要高科技的支持。 四旋翼无人机的飞行控制技术是无人机研究的重点之一。它使用直接力矩，实现六自由度（位置与姿态）控制，具有多变量、非线性、强耦合和干扰敏感的特性。此外，由于飞行过程中，微型飞行器同时受到多种物理效应的作用，还很容易受到气流等外部环境的干扰，模型准确性和传感器精度也将对控制器性能产生影响，这些都使得飞行控制系统的设计变得非常困难。 因此，研究既能精确控制飞行姿态，又具有较强抗干扰和环境自适应能力的姿态控制器是微小型四旋翼飞行器飞行控制系统研究的当务之急。
一、引言： 1.1 题目理解：四旋翼飞行器，顾名思义，其四只旋转的翅膀为飞行的动力来源。四只旋转翼是无刷电机，因此对于无刷电机的控制调速系统对飞行器的飞行性能起着决定性的作用。在本次大赛中，需要利用四旋翼飞行器平台，实现四旋翼的起飞，悬停，姿态控制，以及四旋翼和地面之间的测距等功能。 1.2 设计思路：为了满足飞行器的设计要求，要使用以微控制器为核心的控制系统，使本系统以MC9S12XS128模拟出控制信号，用STM32 MMC10接收模拟信号，然后翻译出模拟信号，利用加速度与陀螺仪传感器采集飞行器的飞行数据，加以闭环调控和精准的控制算法。进行上升、下降以及悬停等动作。 1.3 特点：本飞行器脱离遥控器控制，用微处理器实现整个飞行过程全自动控制，控制精度高。 二、方案设计： 系统主要由STM32模块，微处理器MC9S12XS128模块，电源模块，电机模块，超声波模块，加速度陀螺仪模块等构成。 系统总体框图如下图（图2.0）： STM32 MMC10 四路 PWM 通道 电调 无刷电机 高度显示数码管 信号接收 MC9S12XS128 GPIO 模块 时钟 模块 超声波传 感器 电源 图2.0 其中微处理器MC9S12XS128模块的外围电路见附录一2.1 控制系统选择方案：
四旋翼飞行器飞行控制系统设计开题报告
集美大学信息工程学院 毕业设计（论文）开题报告 设计题目：四旋翼飞行器飞行控制系统设计 专业通信工程班级通信1012 姓名 xxx 学号xxx
设计方案如下： 1、利用atmega 2560单片机开发飞行控制系统，采集传感器数据，计算飞机姿态， 通过PWM控制电调实现飞行控制。 2、Atmega 2560 单片机将实时传感器的数据通过串口输出给s5pv210(Cortex-A8) 嵌入式系统,在通过无线网卡发送给地面站。 3、S5pv210采集摄像头数据，H.264编码完通过RTSP协议传给地面站。 补充对系统框图的说明。。。。。。 计划进度安排ATmega2 560 加速度计、陀螺 I2 电调无刷电 S5PV210 嵌入式 串 无线 摄 PW 云台 PW V4
(1)2014年2月17日起至2014年2月28日： 查阅本学科最新发展动态和最新研究论文；根据任务书撰写开题报告，完成5000字的英译汉； (2)2014年3月1日起至2014年3月20日： 学习Linux操作系统驱动编程，编写Linux系统应用； (3)2014年3月21日起至2012年4月10日： 完成对互补滤波器算法研究，用互补滤波器对陀螺仪测量误差进行矫正，并学习互补滤波器融合系数的确定方法; 学习基于欧拉角反馈的PID 控制器进行姿态控制算法; (4)2014年4月11日起至2014年5月15日： 设计四旋翼飞行器飞行控制系统的软硬件实现,完成调试、测试、优化结果； (5)2014年5月15日起至2014年6月10日： 完成毕业设计论文；准备相应的电子文档，完成毕业答辩。 指导教师意见 该同学对毕业设计的任务明确，提出的设计方案和技术路线可行，计划进度安排合理，同意开题。 指导教师签名： 20年月日
操作说明 程序版本：V2.66 1 准备工作 正确安装网络视频监控软件iVMS-4200客户端及流媒体服务器等，并连接视频服务器（视频服务器默认用户名为admin，默认密码为12345），给F100-300C连监控设备连上电源，创建超级用户后输入自定义的用户名和密码点击登录进入客户端软件（图1.1），进入控制面板，各项功能如图1.2所示。 图1.1 图1.2
导入监控点对应所连接的设备输入点1（或2、3、4）（图1.3），通过主预览 打开监控视频（图1.4），双击camera 01视频画面可由1/4屏幕变为整个屏幕显示（图1.5）。 通过点击控制面板中进行设备的管理，显示在线设备、添加、修改或删除设备（图1.6），可通过点击控制面板中进入系统配置界面修改保存文件目录（图1.7）。 图1.3 图1.4
图1.5 图1.6 图1.7
2 PTZ云台控制菜单 2.1 调出PTZ云台控制菜单 连接上视频服务器后，通过右键点击监控视频（图2.1）或者点击在视频右下方的云台图标（图2.2）调出云台控制的界面PTZ（图2.3）。 图2.1 图2.2 图2.3 2.2 配置PTZ云台参数 通过控制面板->监控点配置->云台控制来配置监控点对应的云台参数，参数配置如图2.4所示，然后保存。再点击视图菜单或控制面板中的主预览回到监控点视频。 图2.4 3 菜单的操作 设置预置点：选择要设置的预置点，点击，输入预置点的别名（比如可以设置成预
置点126或yzd移动侦测126），点击确定就完成了对预置点的设置。可设置的预置点范围：01-255. 3.1 移动侦测和打坏点的操作 通过设置预置点126、127来调用移动侦测和打坏点菜单，通过来改变菜 单项的值，通过来切换到不同的菜单项，如图3.1所示。 移动侦测菜单：移动侦测Y/N是否开启移动侦测。 报警模式可以设置自动报警持续的时间，如10s，或者手动关闭报警。 目标指示Y/N是否指示移动的物体（在移动侦测开启状态下才有用）。 灵敏度表示灵敏度的调节，随着值的增大灵敏度也增大。 地址和预地址配合使用，将预地址设置为想要设置的地址，在地址处改 变菜单项的值，就可以把地址设置成预地址的值。（注：监控点配置对 应的地址需要与移动侦测的地址一致，PTZ菜单才能有效操作。）打坏点菜单：x和y配合使用更改光标坐标定位坏点位置。总：坏点总数。T：坏点阈值。菜显：菜单显示在视频的上部还是下部。坏显：（Y/N），坏点是 否显示，标记为白色。对准：（Y/N），光标是否对准坏点。替换：（Y/N）， 是否替换当前坏点。撤销：（Y/N），是否撤销倒数第一个坏点。存：（Y/N）， 是否保存。清空：（Y/N），是否清空所有坏点。自动：（Y/N），是否自 动查找坏点。菜显：选择菜单在上/下部显示。 注：1.坏点处理时请用均匀的物体遮挡住探测器或镜头；2.灵敏度不宜设置得过高，会导致设备受外界因素如刮风干扰较大。可通过PTZ云台控制菜单修改移动侦测的灵敏度。 图3.1 3.2 屏蔽区域的选择 调用预置点：通过双击预置点1、2进行画/消除屏蔽区域和显示/不显示屏蔽区域。 调用预置点1：画屏蔽区域，或者消除屏蔽区域。 调用预置点2：显示屏蔽区域，或者不显示屏蔽区域。 当要画或者消除屏蔽区域时，首先调用预置点2让屏蔽区域显示，画面会出现一个十字
最新版 航拍无人机系统项目解决方案
摘要： 本系统是一种稳定、快速的经济型航拍无人机系统，系统总体包括：机体、摄像机、OSD模块、GPS模块、数据发射和接收模块、电源模块、动力模块、遥控设备和显示系统。本系统的特征是：选用了市场上廉价的KT板做机身材料，采用合式组合结构和固定上单翼设计；优化数据发射和接收模块、GPS模块和遥控接收机的组合，将高度集成的微型摄像机、数据传输和GPS模块安装在机身，显示系统通过数据接收机将航拍信息显示在显示屏，操作人员可在地面通过监视屏幕掌握飞机的飞行状态和获取航拍信息，系统采用手抛式起飞。本系统的优点是：机身制作简单，维修方便，价格低廉，既轻盈又坚固，飞行速度快，并具有一定的载重能力，信号抗干扰性强，操作简单，实用方便。 关键词：航空模型视频采集与传输
前言 随着今年国家的各项政策决议，无人机航拍、遥感市场将在未来几年迎来跨越式发展的新契机。低端航拍无人机的应用，远不止航空拍摄、航空摄影、航拍这么一点。随着用户的快速增长，目前航拍的功能要求也逐渐增多，主要有对森林防火、地震调查、核辐射探测、边境巡逻、应急救灾、农作物估产、管道巡检、保护区野生动物监测、军事侦察、搭载航拍电子设备进行科研试验、海事侦察、保钓活动等方面间接接触的航拍应用需求。此外，在环境监测、大气取样、增雨、资源勘探、禁毒，反恐、消防航拍侦察等方面，无人机航拍将大显身手。西方发达国家主要采用料油缸、涡喷和涡扇发动机，玻璃钢、铝合金、碳纤维等高新昂贵材料，先进的航电设备和高精航拍设备。 国内工业部门（包括院所和航空、航天集团公司）研制的无人机技术高于民营企业，目前无人机在我国毕竟首要用于军事用途，所以高空、高速、中远程、长航时、大载荷等类型的无人机，几乎全部是由航空集团、航天集团以及院校研制与生产，主要是应付军队的需求。但随着国家信息化建设，地球信息技术产业发展，民用无人机市场会逐渐得到重
图书分类号： 密级： 毕业设计(论文) 四旋翼飞行机器人的设计与制作Four-rotor flying robot design and production
学位论文原创性声明 此人郑重声明：所呈交的学位论文，是此人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，此论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对此文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。 此人完全意识到此声明的法律结果由此人承担。 论文作者签名： 学位论文版权协议书 此人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：此校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸此复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以 公布学位论文的全部或部分内容，可以将此学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编此学位论文。 论文作者签名：
摘要 四旋翼飞行机器人它拥有着四个可以旋转的旋翼，属于多旋翼飞行机器人。四旋翼飞行机器人具有着两组对称着分布的旋翼。它是控制着两组对称的旋翼转动速度，而不是机械结构来完成着各种各样的飞行举动行为。四旋翼飞行机器人是一种外型新颖、功能优越的可以垂直起降的飞行机器人，结构简单、没有机械结构、飞行比较平稳方便。然而可以应用在人类无法接触到的一些复杂恶劣的环境当中去。在很多行业都有涉及到了，比如遥感勘测、军事侦察、喷洒农药、实时监控中，四旋翼飞行机器人及多旋翼飞行机器人已经得到了很广阔的应用在各个方面，并且也形成了相关产业。四旋翼飞行机器人还具有飞行姿态控制过程复杂、非线性控制、控制数量多等这些特性。 此次课题在综合了四旋翼飞行机器人的现状、技术与应用的基础之上，为了完成四旋翼飞行机器人造价低造型微的原则，按照它的数学模型以及控制系统的功能要求，完成了四旋翼飞行机器人的飞行姿态控制、姿态数据的获取和飞行姿态解算于MCU上。硬件上使用的是stm32系列STM32F103C8T6 32位处理器作为主控制器负责分析处理数据，依照姿态运算得出来的结果，输出电机的控制信号；采用场效应管驱动电路来驱动的心杯电机；检测姿态信息的惯性测量单元mcu-6050传感器模块用途；负责沟通实施飞行数据分析PC 机与蓝牙模块。整个的软件和硬件系统基此处于模块化设计的思想之上。传感器数据使用的通用数字接口和数据在飞行机器人各传感器采集到的交流和沟通。基于软件之上，飞行姿态控制软件的编写，在单片机上完成quaternion法和卡尔曼滤波算法，并把正确的姿态角也解算出来。姿态角的闭环控制也可以使用控制进行，稳住了飞行姿态。这次所设计的四旋翼飞行机器人可以很好的达到稳定飞行状态，并且抗震能力强。飞行姿态控制算法可完美完成使四旋翼飞行机器人稳定的飞行。 关键词 :四旋翼飞行机器人；姿态控制算法；飞行控制系统；滤波；
四旋翼无人机建模及其PID控制律设计 时间：2012-10-27 来源：现代电子技术作者：吴成富，刘小齐，袁旭 关键字：PID无人机建模 摘要：文中对四旋翼无人机进行建模与控制。在建模时采用机理建模和实验测试相结合的方法，尤其是对电机和螺旋桨进行了详细的建模。首先对所建的模型应用PID进行了姿态角的控制。在此基础上又对各个方向上的速度进行了PlD 控制。然后在四旋翼飞机重心进行偏移的情况下进行PID控制，仿真结果表明PID控制律能有效的控制四旋翼无人机在重心偏移情况下的姿态角和速度。最后为了方便控制加入了控制逻辑。 关键词：四旋翼；建模；PID；控制；重心偏移；控制逻辑 四旋翼无人机是一种具有4个旋翼的飞行器，有X型分布和十字型分布2种。文中采用的是X型分布的四旋翼，四旋翼无人机只能通过改变旋翼的转速来实现各种运动。国外对四旋翼无人直升机的研究非常活跃。加拿大雷克海德大学的Tavebi和McGilvrav证明了使用四旋翼设计可以实现稳定的飞行。澳大利亚卧龙岗大学的McKerrow对Dragantlyer进行了精确的建模。目前国外四旋翼无人直升机的研究工作主要集中在以下3个方面：基于惯导的自主飞行、基于视觉的自主飞行和自主飞行器系统。而国内对四旋翼的研究主要有：西北工业大学、国防科技大学、南京航天航空大学、中国空空导弹研究院第27所、吉林大学、北京科技大学和哈工大等。大多数的研究方式是理论分析和计算机仿真，提出了很多控制算法。例如，针对无人机模型的不确定性和非线性设计的 DI／QFT(动态逆／定量反馈理论)控制器，国防科技大学提出的自抗扰控制器可以对小型四旋翼直升机实现姿态增稳控制，还有一些经典的方法比如PID控制等，但是都不能很好地控制四旋翼速度较大的情况。本文对四旋翼无人机设计了另外一种不同的控制方法即四旋翼的四元数控制律设计，仿真结果表明这种控制方法是一种有效的方法。尤其是对飞机的飞行速度较大的情况，其能稳定地控制四旋翼达到预期的效果。 1 四旋翼的模型 文中所研究的四旋翼结构属于X型分布，即螺旋桨M1和M4与M2和M3关于X轴对称，螺旋桨M1和M2与M3和M4关于Y轴对称，如图1所示。对于四旋翼的模型本文主要根据四旋翼的物理机理进行物理建模，并做以下2条假设。
二自由度简易云台增稳控制系统设计 项目简介：本课题要求学生在查阅相关资料的基础上，利用单片机、IMU姿态测量元件、舵机等设备搭建二自由度增稳控制平台，设计姿态数据的读取程序，设计舵机的控制程序，设计增稳平台的机械结构，对所设计的程序进行调试，实现云台的增稳控制。 项目方案： 本课题分以下步骤展开研究： 2014年4月~ 2014年10月 收集有单片机接口程序设计方面的资料，学习相关理论知识； 2014年11月~2014年12月 学习MWC飞行控制板的程序设计技术； 2015年1月~2015年4月 设计板载姿态传感器数据读取； 2015年5月~ 2015年8月 设计舵机控制程序和平台机械结构，测试平台增稳性能； 2015年9月~2015年10月 撰写研究报告、结题，项目鉴定。 本项目主要使用MWC飞行控制板和舵机实现二自由度平台的增稳控制 预期成果： 本项目要求完成如下成果： 设计并实现二自由度增稳平台的软、硬件系统，搭建增稳平台的机械结构，完成系统的负载测试。完成研究报告一份。 二自由度云台概述: 云台是一种安装、固定摄像装置的支撑设备，用于摄像装置与支撑物的联结。其英文名称为Pan-Tilt(简称PT),即可以在水平方向和俯仰方向旋转的机械装置。主要用于安装监控、动态摄像等需要进行运动图像（视频）捕捉的场合或环境，使采集方式更直接方便；在需要摇摆和摆动的机构中，如机械臂等，也利用云台来实现可接触范围的延伸和扩展。 根据云台的回转特点可以分为只能左右旋转的水平旋转平台和既能左右旋转又能上下旋转的全方位云台，即二自由度（2-Degree of Freedom）云台，简称2-DOF云台。 增稳的意义： 比如飞行器在飞行过程中，由于自身的抖动以及外界因素对它的影响，它的姿态不断变化，装在上面的图像采集装置一起变化，导致图像的不稳定。如果采用反馈控制原理，先测量姿态变化，再传输到控制装置（舵机），达到稳像的目的。将一个二自由度的稳像平台与遥控直升机恰当地结合在一起，实现了在飞行过程中跟踪目标稳定图像，保持图像质量的功能。
实验报告 课程名称：《机械原理课内实验》 学生姓名：徐学腾 学生学号：1416010122 所在学院：海洋信息工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 报导教师：宫文峰 2016年6 月26 日
实验一四旋翼飞行器实验 一、实验目的 1.通过对四旋翼无人机结构的分析，了解四旋翼无人机的基本结构、工作的原理和传动控制系统； 2. 练习采用手机控制终端来控制无人机飞行，并了解无人机飞行大赛的相关内容，及程序开发变为智能飞行无人机。 二、实验设备和工具 1. Parrot公司AR.Drone 2.0四旋翼飞行器一架； 2. 苹果手机一部； 3. 蓝牙数据传输设备一套。 4. 自备铅笔、橡皮、草稿纸。 三、实验内容 1、了解四旋翼无人机的基本结构； 2、了解四旋翼无人机的传动控制路线； 3、掌握四旋翼无人机的飞行控制的基本操作； 4、了解四旋翼无人机翻转动作的机理； 5、能根据指令控制无人机完成特定操作。 四、实验步骤 1、学生自行用IPHONE手机下载并安装AR.FreeFlight四旋翼飞行器控制软件。 2、检查飞行器结构是否完好无损； 3、安装电沲并装好安全罩； 4、连接WIFI，打开手机AR.FreeFlight软件，进入控制界面； 5、软件启动，设备连通，即可飞行。 6、启动和停止由TAKE OFF 控制。 五、注意事项 1.飞行器在同一时间只能由一部手机终端进行控制； 2. 飞行之前，要检查螺旋浆处是否有障碍物干涉； 3. 飞行之后禁止用手去接飞行器，以免螺旋浆损伤手部； 4. 电量不足时，不可强制启动飞行； 5. 翻转特技飞行时，要注意飞行器距地面高度大于4米以上； 6. 飞行器不得触水； 7. 飞行器最大续航时间10分钟。
第一章安保服务理念、思路 前言 我公司基于安防行业发展趋势的敏锐目光与雄厚实力，较早的涉足安保人防、物防、技防及现代智能安防服务行业，凭借公司在技防领域的专业技术人才，不断拓展公司服务新领域。公司本着安全诚信、专业规范、团结协作、创新进取、支持公益的经营理念，为各界用户提供安防服务、技防服务以及智能安防服务，为各类客户单位输送了一批批优秀的安防、技能人员，受到了客户单位一致好评。多年来，我公司在智能安防领域服务了一大批利用无人机安全巡查服务、安防事故现场监拍服务、超高建（构）筑物安全检查服务等项目，并逐步扩展无人机服务领域，为企事业单位提供自然灾害无人机灾情监测；为农业、交通、污染防治领域提供灾害调查；为企业单位提供无人机广告航拍服务、企业宣传片航拍服务等诸多领域，积累了一批专业的技能人才和宝贵的经验，为扩展无人机领域应用服务打下了坚实的基础。 承蒙贵公司给予我司的这次投标机会，我们深感荣幸并表示衷心的感谢。我们深知企业安全第一，质量第一的发展道理。在各类单位的安保、安防施工服务中，我们公司没有发生一起安全责任事故，并多次受到上级领导的好评，如果我们有机会合作，我们将充分发挥我公司在安防技术方面的强大专业优势，针对该项目的特点，将培训选拔优秀合格专业航飞技术人员，优化制定勤务飞行航拍方案、处置突发事件应急方案等各类管理规章制度，密切配合*****公司管理部门，提供最优质、专业、高效的安防巡查航拍服务，为*****公司控违服务工作做出我们应有的贡献。
1、服务理念 管理系统化服务标准化工作规范化提要： 服务理念——管理系统化、服务标准化、工作规范化 管理定位——“高起点、高标准、高效率”工作方针 管理目标——文明、和谐、安全的办公环境、生活环境 保障机制——监督、激励、自我约束、信息反馈等保障机制 管理思路——规范性、合理性、科学 1）、专业化技术队伍 以高标准、严要求组建一支“思想过硬、作风优良、纪律严明、训练有素、服务一流”的专业化队伍。高素质的技术队伍需要有严明的管理制度，完善的用人、培训制度和完善的自我激励机制同自我约束机制，员工只有通过严谨的管理，以及有效的培训、考核和监督，才能使个人素质得到保持和提高，才能形成整个队伍的高素质。 2）、建立健全的管理制度 以质量管理体系有关标准和法律法规为依据，建立健全切实可行且符合 *****公司执法监察控违项目的管理制度。 3）、加强安全防范，做好安全防范工作 视“安全”为“命脉”，结合服务区域实际情况，加强员工的安全培训教育工作，确保每次无人机飞行都安全、精确、高效。
四旋翼自主飞行器(A题) 摘要 四旋翼飞行器是无人飞行器中一个热门的研究分支，随着惯性导航技术的发展与惯导传感器精度的提高，四旋翼飞行器在近些年得到了快速的发展。 为了满足四旋翼飞行的设计要求，系统以STM32F103VET6作为四旋翼自主飞行器控制的核心，处理器内核为ARM32位Cortex-M3 CPU，最高72MHz工作频率，工作电压3.3V-5.5V。该四旋翼由电源模块、电机电调调速控制模块、传感器检测模块、飞行器控制模块等构成。飞行姿态检测模块是通过采用MPU-6050模块，整合3轴陀螺仪、3轴加速度计，检测飞行器实时飞行姿态，实现飞行器运动速度和转向的精准控制。传感器检测模块包括红外障碍传感器、超声波测距模块，在动力学模 型的基础上，将四旋翼飞行器实时控制算法分为两个PID 控制回路，即位置控制回 路和姿态控制回路。测试结果表明系统可通过各个模块的配合实现对电机的精确控制，具有平均速度快、定位误差小、运行较为稳定等特点。 关键词：四旋翼飞行器；STM32；飞行姿态控制；串口PID
目录 1 系统方案论证与控制方案的选择...................................................................- 2 - 1.1 地面黑线检测传感器...................................................................... .............- 2 - 1.2 电机的选择与论证...................................................................... .................- 2 - 1.3 电机驱动方案的选择与论证...................................................................... .- 2 - 2 四旋翼自主飞行器控制算法设计...................................................................- 3 -
李建：基于单片机的云台控制系统设计 ABSTRACT This paper design a Yuntai control system using AT89C52 MCU based on analysis of the Yuntai of the structure and it's control requirements. And the same time realize communication of computer through serial communication of RS-485 bus. MCU control module, keyboard module, motor driver module and remote control module comprise the control system. And complete the corresponding software design, testing and simulation. Key word: A T89C52; Yuntai control; Stepper motor; Simulation ;Serial communication 目录 摘要........................................................................................... 错误！未定义书签。ABSTRACT ................................................................................................................... I 第1章引言 (1) 1.1 云台 (1) 1.2 单片机 (1) 1.3 本设计完成的任务 (2) 第2章云台 (3) 2.1 云台概述 (3) 2.1.1 云台内部结构 (3) 2.1.2云台的性能指标 (3) 2.1.3云台电机 (5) 2.2 步进电机 (6) 2.2.1步进电机的工作原理 (6) 2.2.2 步进电机主要技术指标 (8) 第3章总体方案 (10) 3.1云台控制系统简析 (10) 3.2控制系统实现 (10)
无人机云台是无人机用于安装、固定摄像机等任务载荷的支撑设备。云台就是两个交流电机组成的安装平台，可水平和垂直的运动。但要注意区别于照相器材中的云台概念。照相器材的云台一般来说只是一个三脚架，只能通过手来调节方位；而监控系统所说云台是通过控制系统在远程可控制其转动及移动的方向。云台转动速度衡量云台档次高低重要指标。云台水平和垂直方向是由两个不同的电机驱动的，因此云台的转动速度也分为水平转速和垂直转速。无人机云台电机是一种应用在无人机飞行器拍摄旋转云台上的驱动电机，具有传动、减速、输出转速功能的齿轮电机，主要传动结构由驱动电机、齿轮箱集成制造组装而成，驱动电机可采用直流无刷电机、直流有刷电机、步进电机、空心杯电机，齿轮箱可采用行星齿轮箱、圆柱齿轮箱、平行齿轮箱、蜗轮蜗杆齿轮箱。可按照需求定制技术参数，定制参数范围规格在3.4mm-38mm，电压：3V-24V，功率：0.01-40W，输出转速：5-2000rpm，减速比：5-1500，输出扭矩：1gf.cm-50Kgf.cm； 产品名称：12MM减速齿轮箱 产品分类：塑胶行星齿轮箱 外径：12mm 材质：塑料 旋转方向：cw&ccw 齿轮箱回程差：≤3° 轴承：烧结轴承;滚动轴承 轴向窜动：≤0.3mm(烧结轴承);≤0.2mm(滚动轴承) 输出轴径向负载：≤5N(烧结轴承);≤10N(滚动轴承) 工作温度：-20 (85)
无人机云台电机规格、参数范围： 尺寸规格系列：3.4mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、16mm、18mm、20mm、22mm、24mm、28mm、32mm、38mm； 材质系列：塑胶行星齿轮箱、金属行星齿轮箱 输出力矩范围：1gf-cm至50kg-cm； 减速比范围：5-1500； 输出转速范围：5-2000rpm； 产品名称：智能电动云台齿轮箱 项目背景：智能自动云台与摄像机配合使用能达到扩大监视范围的作用，提了摄像机的使用价值，是用于安装摄像机，它在控制电压（云台控制器输出的电压）的作用下，做水平和垂直转动，使摄像机能在大范围内对准并摄取所需要的观察目标。 技术方案：智能电动云台的区别是采用永磁直流电动机作为传动模式，采用涡轮蜗杆和斜齿
2015年全国大学生电子设计竞赛多旋翼自主飞行器（C题） 2015年8月15日
摘要 本文对四旋翼碟形飞行器进行了初步的研究和设计。首先，对飞行器各旋翼的电机选择做了论证，分析了实际升力效率与PWM的关系并选择了此样机的最优工作频率，并重点对飞行器进行了硬件和软件的设计。 本飞行器采用瑞萨R5F100LEA单片机为主控制器，通过四元数算法处理传感器MPU6000采集机身平衡信息并进行闭环的PID控制来保持机身的平衡。整个控制系统包括电源模块、传感器检测模块、电机调速模块、飞行控制模块及微处理器模块等。角度传感器和角速率传感模块为整个系统提供飞行器当前姿态和角速率信号，构成飞行器的增稳系统。本系统经过飞行测试，可以达到设计要求。关键字：R5F100LEA单片机、传感器、PWM、PID控制。
目录 1系统方案 (1) 1.1电机的论证与选择 (1) 1.2红外对管检测传感器的论证与选择 (1) 1.3电机驱动方案的论证与选择 (2) 2系统控制理论分析 (2) 2.1控制方式 (2) 2.2 PID模糊控制算法 (2) 3控制系统硬件与软件设计 (4) 3.1系统硬件电路设计 (4) 3.1.1系统总体框图 (4) 3.1.2 飞行控制电路原理图 (4) 3.1.3电机驱动模块子系统 (5) 3.1.4电源 (5) 3.1.5简易电子示高模块电路原理图 (6) 3.2系统软件设计 (6) 3.2.1程序功能描述与设计思路 (6) 3.2.2程序流程图 (6) 4测试条件与测试结果 (7) 4.1 测试条件与仪器 (7) 4.2 测试结果及分析 (7) 4.2.1测试结果(数据) (7) 4.2.2测试分析与结论 (8) 附录1：电路图原理 (9) 附录2：源程序 (10)
【最新整理，下载后即可编辑】 航拍测绘无人机制作大比例尺地形图方案 地形图的测绘方法，大多采用全站仪、GPS等设备。不管是全站仪还是GPS，都需要人员进行实地测量，受到实际地理环境的限制。 随着科学技术的不断发展，在测绘地理信息行业中运用了先进的数字航空摄影测量技术，我国在该领域在无人机领域也有了较大的进展，无人机航空摄影测量系统方面也蓬勃发展。现在的无人机航测系统具有影像分辨率高、升空准备时间短、操作控制容易、起降场地要求低、作业效率高的特点，很好地解决了传统地形图测绘面临的困难，航测也成为地形图测绘的新趋势。 无人机航测与传统测绘对比
目前，在工程建设和地理信息领域，为了能够较好地满足现阶段我国对“数字中国、数字城市、数字生活”的需求，由传统的数据采集模式逐步升华到采用无人机航空摄影测量的模式，进行地形图测绘、石油管道巡线、电力设施维护、高速公路建设、土地确权、地籍调查、水利水电建设、农田信息监测、国情普查、矿山资源开发、地质监测等，大大提高了社会发展对数据更新的要求，在国民经济建设中发挥越来越突出的优势。 大比例尺地形图测图
华测P700无人机系统实物图 华测无人机系统接受了区域航测作业任务，要求完成1：2000比例尺的航摄影像。 基于本次任务特点及要求，华测采用基于GPS辅助空中三角测量的摄影测量方案。经过现场踏勘，最终选择了P700固定翼电动无人机来完成测图。华测P700无人机航测系统续航时间长，航空卫片解析度高，并且经过反复地形测试。经过几天的飞行，任务圆满成功。
成果例图（1:2000正射影像图） 可以看出航片色彩均衡一致，影像明亮度饱和、对比度，像对之间接边自然，航向、旁向重叠度满足要求。图幅之间的几何接边、灰度接边要基本保持一致，数据格式满足要求。
四旋翼无人机毕业设计 目录 摘要 ............................................................................................. 错误！未定义书签。Abstract ................................................................................................ 错误！未定义书签。1绪论 .. (1) 1.1研究背景及意义 (1) 1.2 国内外四旋翼飞行器的研究现状 (1) 1.2.1国外四旋翼飞行器的研究现状 (1) 1.2.2国内四旋翼飞行器的研究现状 (3) 1.3 本文研究内容和方法 (4) 2 四旋翼飞行器工作原理 (5) 2.1 四旋翼飞行器的飞行原理 (5) 2.2 四旋翼飞行器系统结构 (5) 3 四旋翼飞行器硬件系统设计 (7) 3.1 微惯性组合系统传感器组成 (7) 3.1.1 MEMS陀螺仪传感器 (7) 3.1.2 MEMS加速度计传感器 (7) 3.1.3 三轴数字罗盘传感器 (8) 3.2 姿态测量系统传感器选型 (8) 3.3 电源系统设计 (10) 3.4 其它硬件模块 (10) 3.4.1 无线通信模块 (10) 3.4.2 电机和电机驱动模块 (11) 3.4.3 机架和螺旋桨的选型 (12) 3.4.4 遥控控制模块 (13) 4 四旋翼飞行器姿态参考系统设计 (15) 4.1 姿态参考系统原理 (15) 4.2 传感器信号处理 (16) 4.2.1 加速度传感器信号处理 (16) 4.2.2 陀螺仪信号处理 (16) 4.2.3 电子罗盘信号处理 (17) 4.3 坐标系 (17) 4.4 姿态角定义 (18) 4.5 四元数姿态解算算法 (19) 4.6 校准载体航向角 (27) 5 四旋翼飞行器系统软件设计 (29) 5.1 系统程序设计 (29) 5.1.1 姿态参考系统软件设计 (29) 5.1.2 PID控制算法设计 (30)
航拍无人机系统项目解决方案
摘要： 本系统是一种稳定、快速的经济型航拍无人机系统，系统总体包括：机体、摄像机、OSD模块、GPS模块、数据发射和接收模块、电源模块、动力模块、遥控设备和显示系统。本系统的特征是：选用了市场上廉价的KT板做机身材料，采用合式组合结构和固定上单翼设计；优化数据发射和接收模块、GPS模块和遥控接收机的组合，将高度集成的微型摄像机、数据传输和GPS模块安装在机身，显示系统通过数据接收机将航拍信息显示在显示屏，操作人员可在地面通过监视屏幕掌握飞机的飞行状态和获取航拍信息，系统采用手抛式起飞。本系统的优点是：机身制作简单，维修方便，价格低廉，既轻盈又坚固，飞行速度快，并具有一定的载重能力，信号抗干扰性强，操作简单，实用方便。 关键词：航空模型视频采集与传输 前言
随着今年国家的各项政策决议，无人机航拍、遥感市场将在未来几年迎来跨越式发展的新契机。低端航拍无人机的应用，远不止航空拍摄、航空摄影、航拍这么一点。随着用户的快速增长，目前航拍的功能要求也逐渐增多，主要有对森林防火、地震调查、核辐射探测、边境巡逻、应急救灾、农作物估产、管道巡检、保护区野生动物监测、军事侦察、搭载航拍电子设备进行科研试验、海事侦察、保钓活动等方面间接接触的航拍应用需求。此外，在环境监测、大气取样、增雨、资源勘探、禁毒，反恐、消防航拍侦察等方面，无人机航拍将大显身手。西方发达国家主要采用料油缸、涡喷和涡扇发动机，玻璃钢、铝合金、碳纤维等高新昂贵材料，先进的航电设备和高精航拍设备。 国内工业部门（包括院所和航空、航天集团公司）研制的无人机技术高于民营企业，目前无人机在我国毕竟首要用于军事用途，所以高空、高速、中远程、长航时、大载荷等类型的无人机，几乎全部是由航空集团、航天集团以及院校研制与生产，主要是应付军队的需求。但随着国家信息化建设，地球信息技术产业发展，民用无人机市场会逐渐得到重视，除了国内工业部门以外，更需要民营企业研发生产性价比更高的，满足市场需求的民用无人机。成本拉下来，应用推上去，这是一个趋势。 目前民用无人机航拍的缺点：市场不够规范，需要大量