本設(shè)計(jì)采用STM32主控制器，并用瑞薩芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，該四翼飛行器主要由飛行控制模塊，攝像功能模塊，電源模塊，電機(jī)電調(diào)，慣性導(dǎo)航傳感器，激光等六部分組成；陀螺儀采用MPU9250模塊。飛行器的動(dòng)力來(lái)源為DJI2312無(wú)刷電機(jī)，通過(guò)控制PWM的增減量實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速。采用光流實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器飛行高度的準(zhǔn)確控制，采用攝像頭使飛行器在A區(qū)降落和識(shí)別尋找小車。通過(guò)對(duì)飛行器飛行參數(shù)采集和處理，運(yùn)用相應(yīng)的控制算法，實(shí)現(xiàn)飛行器的自主飛行、懸停、降落、識(shí)別，追蹤等功能。

　　飛行控制板采用STM32作為主控芯片，主頻為8M，有浮點(diǎn)型計(jì)算單元，與外部通信方式有兩路串口和SPI，其中SPI用來(lái)采集慣性導(dǎo)航傳感器的數(shù)據(jù)，串口用來(lái)和光流模塊、小車數(shù)傳、電機(jī)控制板通信。

　　方案一：采用線性元器件AZ1117配合TL431A構(gòu)成穩(wěn)壓電路，該穩(wěn)壓模塊可調(diào)節(jié)，效率高，穩(wěn)定且綜合性能好，為飛行器提供穩(wěn)定的電源輸入。

　　方案二：LM2596，功率小，效率高，具有過(guò)熱保護(hù)和限流保護(hù)功能，但輸出紋波大。

　　根據(jù)測(cè)試，選擇方案一。

　　方案一：攝像頭、光流模塊，通過(guò)光流模塊對(duì)水平面移動(dòng)的檢測(cè)得出當(dāng)前速度，積分得到相對(duì)位移，從而達(dá)到室內(nèi)定點(diǎn)的效果，光流上自帶的TOF激光測(cè)距模塊可以提供高度數(shù)據(jù)。并通過(guò)openMV視覺(jué)模塊來(lái)獲得目標(biāo)點(diǎn)和機(jī)身的相對(duì)位移，達(dá)到跟隨的效果。

　　方案二：室內(nèi)超聲波、攝像頭，使用超聲波定位時(shí)將飛行器的YAW軸控制量鎖死，然后直接得到飛行器和場(chǎng)地的水平距離，從而達(dá)到定點(diǎn)效果，攝像頭作用同上。

　　經(jīng)過(guò)測(cè)試，超聲波定點(diǎn)極易受到干擾，光流模塊魯棒性較強(qiáng)，數(shù)據(jù)更新較快，選擇方案一。

　　該四翼飛行器主要由飛行控制模塊，攝像功能模塊，電源模塊，電機(jī)電調(diào)，慣性導(dǎo)航傳感器，激光等六部分組成，飛機(jī)外形是十字交叉型骨架，槳葉驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在展臂末端，并用DJI420LITE電調(diào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，其余模塊均安裝在飛行器骨架中心。飛行控制板采用STM32為主控制芯片，外接MPU9250所構(gòu)成。飛機(jī)工作中飛控板采集的數(shù)據(jù)由瑞薩芯片處理后輸出串口命令到電機(jī)控制板，發(fā)送給電機(jī)控制器做出飛行姿態(tài)的調(diào)整；電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供持續(xù)穩(wěn)定的電流，保證飛行器的正常工作。攝像頭和光流模塊，可以完成定點(diǎn)定高，識(shí)別小車等比賽要求。

　　四旋翼飛行器通過(guò)四個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速差來(lái)控制，如圖所示，旋翼1和3逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋翼2和旋翼4順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過(guò)改變旋翼轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)升力變化。反向旋轉(zhuǎn)的兩組旋翼，可以平衡正向旋轉(zhuǎn)的旋翼對(duì)機(jī)身的反扭矩，保證四個(gè)旋翼轉(zhuǎn)速一致，機(jī)身不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　電機(jī)1和4的轉(zhuǎn)動(dòng)速度減?。ㄔ龃螅瑫r(shí)電機(jī)2和電機(jī)3的轉(zhuǎn)動(dòng)速度增大（減?。?，產(chǎn)生向前（后）方向上的運(yùn)動(dòng)。同理，電機(jī)1和電機(jī)2的轉(zhuǎn)動(dòng)速度減小（增大），飛行器產(chǎn)生向右（左）方向的運(yùn)動(dòng)。四個(gè)電機(jī)同時(shí)減?。ㄔ龃螅┺D(zhuǎn)速，產(chǎn)生向下（上）的運(yùn)動(dòng)。