张 伟 王 坤 王 晨

（1.咸阳师范学院计算机学院 咸阳 712000）（2.凯迪雷拉大学信息技术与计算机科学学院 碧瑶 2600）

1 引言

随着现代电子科技和微机一体化技术的快速发展，推动了四轴飞行器的发展与应用。无人机被认为是一种无人载具［1］，可以通过地面人为操作设计好的无人载物飞行器，达到人们想要完成的任务，实现四轴飞行器各种特殊任务，比如高空侦查、物资投放、通信等。近年来，无人机在国防、农药、消防及探险等领域得到了广泛的应用，无人机的研究已成为当前的热点之一。

2 四旋翼无人机硬件设计

2.1 主控模块

四旋翼无人机其实就是由四个轴的电机和主控芯片组成，正是因为这种结构可以使电机通过转速得到向上的升力，从而去控制机身的运动姿态。本设计开发板选用STM32［2］，芯片型号为STM32F103C8T6，其具有32位高速浮点处理单元，72MHz高速处理能力，有多个GPIO端口和两个USART，以及高级定时器、通用定时器。其中高级定时器能产生四路PWM［3］，用于控制电机。主控芯片主要负责获得并计算处理传感器测量的数据，传感器将获得的三轴加速度和三轴角速度，通过其自带的数字运动处理器输出数据存取在寄存器中；并将其获得相对于地面的飞行高度、航向姿态并结合控制算法［4］计算出电机控制量，利用程序中设定的时间检测并计算控制，以实现无人飞行器的稳定飞行。

2.2 传感器模块

姿态传感器是由加速度计和角速度集成。在无人机中，四旋翼在空中高度不稳定机械作用下，电机转速的一点点不平稳都会带来倾斜，更何况遇到障碍。……