四旋翼自主飞行器探测跟踪系统

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四旋翼自主飞行器探测跟踪系统

作者：买彩凤

来源：《科学与财富》2018年第09期

摘要：以四旋翼自主飞行器为基础，基于视觉的目标识别与跟踪问题，完成了系统设

计、识别跟踪算法设计和实验验证这一整套流程。飞行器通过电子调速器控制来驱动飞行器的四个直流电机，利用三轴角速度传感器与三轴加速度传感器集成的MPU6050芯片以及姿态解算实现飞机平稳上升，利用超声波测取当前高度达到目标高度并完成悬停要求。通过遥控器来发射信号，当遥控小车的接收模块接收到信息并将其传递给STM32单片机，再根据内部程序输出PWM波，电机驱动接收PWM波后将顺利完成四个基本动作：前进、后退、左转、右转；采用摄像头传感器追踪目标车的颜色，以此达到飞行器探测追踪要求。

关键词：四旋翼；瑞萨单片机；OV7670摄像头；PID算法；

一、系统方案

本系统主要由控制系统模块、电机驱动模块、飞行姿态检测模块、超声波测距模块、摄像头模块、电源模块组成。本设计以瑞萨（Renesas）单片机RX23T作为主控芯片为其控制系统模块。此控制器是一款功能强大的处理器，且运算速度快，非常适用于处理较复杂的任务。利用其单片机输出PWM波通过电子调速器来驱动四个直流电机构成电机驱动模块。利用3轴MEMS陀螺仪传感器，3轴MEMS加速度计传感器以及气压计传感器集成的芯片和STM32

F103芯片作为飞行姿态检测模块，通过三个16位的ADC将其测量到的模拟量转化为输出且

能够被单片机直接处理的数字量，从而减轻单片机的工作量。利用超声波的反射特性来测距离从而控制飞行器的高度来构成超声波测距模块。利用摄像头采集图像通过腐蚀算法处理采集到信息找到目标信号构成其摄像头模块。

1、控制系统模块器件的论证与选择

主控模块的选择：主控模块作为整个控制系统的核心，其处理器的选型显得尤为重要。在本系统中，对处理器的选型需要考虑一下几点：

（1）处理器必须具有足够运算能力，能实时的对飞行器的姿态进行修正；

（2）在姿态解算过程中需要处理器进行大量的浮点运算。因此要求处理器具有一定的浮点运算能力；

（3）考虑到处理器和内存进行数据交换比较频繁，所以选用处理器芯片内部必须有足够的空间对数据进行存储；