野外航拍用四轴飞行器的设计

四轴飞行器是一种新型的可垂直起降、飞行方式独特的小型无人机,具有姿态保持能力强、机动性好、结构简单等特点,适用于森林、山谷等野外环境的航拍.本文分析了四轴飞行器的飞行原理,并根据其动力学模型及功能要求,对系统机械结构和硬件电路进行了设计,如STM32最小系统、MPU 6050外围电路等;并在硬件架构的基础上设计了系统的控制算法和控制策略,包括双环串级PID姿态控制算法、防撞策略和抛飞识别策略等;最后对飞行器系统的图像传输距离、防撞成功率、抛飞识别率等多项指标进行了综合测试.实验结果表明,本文所设计的飞行器转向灵活,飞行稳定,能够在50 m内进行高质量图像传输并能有效防撞并准确识别抛飞状态,实现了野外航拍的基本要求.