胡琴　施雅　陈嘉聪　邢洋

【摘 要】四旋翼飞行器是一种外形新颖，性能优越的垂直起降飞行器，具有结构简单、操作灵活等特点，在灾区救援，军事运输上有重要价值，越来越被人们所关注。本系统利用R5F100LEA单片机作为主控芯片，配合MPU6050陀螺仪控制控制飞行器姿态，使其能稳定悬停.同时采用摄像头循黑线并检测黑圆区域确定着陆位置，而超声波测距模块也保证了飞行器处于指定的高度。

【关键词】四旋；飞行器；飞行姿态；控制

1.系统方案论证与比较

方案一：利用R5F100LEA单片机配合MPU6050陀螺仪控制控制飞行器姿态，使其能稳定悬停，同时采用摄像头循黑线到达目的地。

方案二：通过MPU6050控制飞行器姿态，采用GPS定位，引导飞行器到达预定位置。

方案三：利用R5F100LEA单片机配合MPU6050陀螺仪控制控制飞行器姿态，使飞行器稳定悬浮且无自转，然后通过软件调试飞行器走直线并通过延时程序控制飞行器降落。

方案一采用摄像头循黑线，程序设计较复杂，但可行性高，且具有一定抗干扰能力；方案二中GPS信号受环境影响，定位精度差；方案三软件调试任务大，且不具抗干扰能力，可行性差。综合考虑，采用方案一。

2.方案设计

四旋翼飞行器结构形式如图1所示，电机1和电机3逆时针旋转的同时，电机2和电机4顺时针旋转，因此当飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。与传统的直升机相比，四旋翼飞行器有下列优势：各个旋翼对机身所施加的反扭矩与旋翼的旋转方向相反，因此当电机1和电机3逆时针旋转的同时，电机2和电机4顺时针旋转，可以平衡旋翼对机身的反扭矩。……