刘伟男 郭英利 李媛媛

摘要：针对室内飞行器自主飞行无法采用卫星定位的问题，采用惯导测量单元、视觉摄像头的组合导航方法，实现四旋翼对地面智能小车的检测跟踪与避障。本设计选用STM32F103c8t6芯片作为飞控核心，硬件有航态采集模块、激光测距模块、摄像头模块、超声波测距模块和以STM32F407vgt6芯片为核心的摄像头数据计算模块等。ICM20602芯片为四旋翼提供航姿数据，实现四旋翼的稳定飞行。摄像头模块为四旋翼提供导航数据，使四旋翼检测到智能小车且定高飞行。系统增设STM32F407vgt6芯片处理摄像头数据以确保摄像头数据计算的同步性，通过超声波测距模块对障碍物进行检测并传输距离数据给飞控，使四旋翼实现定高跟随智能小车飞行，任务中对面积型障碍物实现避障。

关键词：四旋翼；摄像头；避障；自主飞行

1 系统硬件设计

飞控核心采用STM32F103c8t6芯片，由航态采集模块、激光测距模块、超声波测距模块、摄像头模块、摄像头数据计算模块组成，如图1所示。

1.1 飞行控制模块选择

针对四旋翼飞行过程中需要极高的数据实时性，因此对芯片的时钟频率有较高的要求。本设计采用STM32F103c8t6处理器，最高工作频率可达72MHz，内置有64KB Flash和20KB RAM。该芯片实时性高、功耗低，拥有丰富的外设，为二次开发用户提供硬件接口。

1.2航态采集模块选择

本设计采用ICM20602模块，该模块通过3.3V-5.0V的电源供电，使用标准SPI通信协议实现与单片机的通信。芯片内置有AD转换器，可输出16位数据，具有优越的数据实时性和测量范围可调等优点。……