1. 研究目的与意义

背景：

随着应用的需要和航空技术的发展，近年来世界范围内掀起了对无人机的研究热潮，美国、英国、法国、德国、以色列，澳大利亚等国都针对这个领域投人了相当的研究力量。究其原因，用无人机替代有人驾驶飞机可以降低生产成本．便于运输、维修和保养，而且不用考虑人的生理和心理承受极限。未来无人机在军事和民事上都有广泛的应用前景。在军事领域，采用无人机进行作战和侦察，可以减少人员的伤亡，还能具有超高过载的机动能力，有利于攻击和摆脱威胁。在民用领域，无人机可以完成资源勘测、灾情侦察、通信中继、环境监测等繁重重复或具有一定危险的任务。各国学术界和工业界也认识到在复杂不确定的环境条件下，现有的无人机系统一旦缺乏人的控制决策干预．往往不能顺利完成任务。

目的：

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

1、利用gps模块定位飞机的初始位置以及无人机运行中的位置，结合惯性导航传感器（ins）测量出三轴加速度以及偏角计算导航位置，返回无人机姿态数据。

2、优化系统使系统有较强的抗干扰能力。

3. 研究的方法与步骤

方法：

四旋翼飞行器的位置变化需要通过姿态调整得到，因此四旋翼飞行器的姿态与位置存在强烈的耦合关系，要进行飞行器位置与速度控制设计，首先要提高飞行器姿态控制的精度。目前对于四旋翼无人直升机飞行控制的研究，大部分是针对姿态稳定控制，应用于四旋翼飞行器姿态控制问题的控制方法主要有：(1)pid控制(2)lqr控制(3)滑模控制(4)backstepping控制(5)鲁棒控制。pid控制是工业控制中最常用的控制策略，其结构简单、鲁棒性好、可靠性高，在长期的工程实践应用中已经积累了相当丰富的pid控制器设计经验。在四旋翼飞行器姿态控制中，pd和pid控制器被广泛应用，将控制系统分为几个独立的通道，分别设计相应的pid控制器，具有经典pid的控制技术成熟、易于实现的特点。适用于小角度机动姿态控制。所以本设计采用pid算法对无人机进行稳态控制。

设计中要将数据发送回主机实现主机对无人机的信息采集所以要用到无线通信，无线通信有蓝牙、wifi、zigbee等。因为nrf24l01 无线传输模块具有极低的消耗，通过增加pa（功率放大器）和lna（低噪声放大器）电路增加接收信号的强度可以有效的增加nrf24l01 无线模块的通讯距离，符合设计要求。所以本设计采用nrf24l01 无线传输模块进行无线数据传输。

4. 参考文献

[1] 吴成富,冯喆,马松辉.一种基于红外传感器的无人机姿态测量方法[d].学术论文:西北工业大学,2012.

[2] 杨淑洁,曾庆双,伊国兴.低成本无人机姿态测量系统研究[j].传感器与微系统,2012.

[3] eugenio denti,Ｒoberto galatolo,francesco schettini.an ahＲs based on a kalman filter for the integrationof inertial,magnetometric and gps data[c]. 27th internation congress of the aeronautical sciences,2010.

5. 计划与进度安排

2022.2.18－2022.02.25

广泛阅读文献，了解目前无人机的发展现状，分析国内外现有的方法的优点和不足。

2022.02.26－2022.03.05