周忠容+俞文武+陈元伟+张海兵+曹吉花

摘 要：本文研究的是基于TR-Thread实时操作系统并借助搭建云台的图传向上位机输送图像以达到人物是别功能的飞行器。控制系统是以STM32系列的单片机为核心处理器，通过采集传感器的数据，利用PID控制算法对电机调速器进行控制，从而实现飞行器的稳定飞行。

关键词：TR-Thread；STM32单片机；飞行器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.244

1 引言

本项目通过对四旋翼飞行器动力学原理分析，建立了系统的动力学模型[3]，对系统进行整体的设计，旨在进一步提高四旋翼的飞行稳定性和良好的跟踪性能，实现避障和人物识别的功能[4]，对未来的发展具有一定的现实意义。

2 基于TR-Thread识别人物的四翼飞行器的总体设计方案

主控芯片是 STM32 系列的 ARM 控制芯片，它是ST公司的 Cortex-M3 内核的处理器且基于ARMv7体系结构的处理器内核[5]。通过IIC对9轴传感器MPU6050的加速度、角度进行采集，再运用卡尔曼滤波算法对采集到的数据进行融合，得到有用的数据。最后借助增量式PID算法和电机调速器对电机的转速和转向进行控制，从而实现飞行器的稳定飞行。此外，搭建云台的图传向上位机输送图像，单片机将采集到的图像与事先存储的图像进行对比，当两幅图像的相似度大于某一个阈值时，我们便认为两者相同，反之亦然，以此来实现人物的识别 。

其中，我们对滤波算法进行了试验，分别使用了互补滤波、卡尔曼滤波和清华滤波，我们发现卡尔曼滤波在此系统上最合适。最终的结果是飞行器能够稳定的飞行，并且能通过图传输送的画面识别简单的人物轮廓。……