林明宝+余春艳

摘要：惯性导航技术的飞跃发展及相关传感器在精度方面的提高，使得无人飞行器特别是四轴飞行器获得快速的发展。国内以深圳大疆创新科技有限公司为代表的无人机逐渐进入寻常百姓家，使得无人机的运用范围不再仅仅局限于军事领域。本文将对一种自主巡航的四轴飞行器控制系统的设计和实现过程做出详细的说明。该系统以PID算法为核心，利用无线传输技术，将地面站点指定的飞行路线传送给四轴飞行器，利用GPS实现飞行器的自主巡航。

关键词：自主巡航；四轴飞行器；PID；控制系统

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）16-0227-04

1概述

四轴飞行器隶属于多轴飞行器，由于其结构相对简单，飞行时稳定性易于控制，方便悬停，动作灵活等优点，而成为飞行器爱好者争相研究的对象。由于其体积小，但能产生较大升力，使得其能在较小的空间里执行人为需要的任务，而不易被发现，因此越来越多地被运用到民用和军事等领域，比如，战地情报搜索、震后地势拍摄等。

2 飞行原理及基本飞行状态

在飞行空间中，飞行器可分别在x轴、y轴、z轴三个方向做平移和旋转运动，因此，共计有6个自由度。通过控制四个电机的转速，可实现在这6个自由度上的运动。基本运动状态有6种，分别是：垂直运动、俯仰运动、滚转运动、偏航运动、前后运动、侧向运动。如图1所示，旋翼1、3逆时针旋转，2、4顺时针旋转。本文中，设计旋翼3为四轴头方向。

下表阐述了四轴的6种基本运动类型及其对应的原理解析与图解。……