四旋翼飞行器地面控制系统搭建及其嵌入式开发与应用

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近年来随着芯片技术、传感器技术、通信技术、能源及电机驱动等高新技术的快速发展,微型四旋翼飞行器技术也不断向前发展并逐步走向完善。这就促使对微型四旋翼飞行器开发与应用方面的研究成为当前的一大热点。目前,主要集中在对其进行建模仿真、控制算法等理论方面的研究,而对其进行应用性开发的实例也不断涌现。微型四旋翼飞行器已被用于监测、航拍、搜救等多个方面。因此,对微型四旋翼飞行器进行研究具有现实意义。本文选用Parrot AR.Drone 2.0四旋翼飞行器作为研究对象,并在文章的一开始就对四旋翼飞行器研究背景与意义作了阐述。然后,对本文开发所依赖的软硬件开发平台作了相关介绍并提出了整体开发框架。本文对四旋翼飞行器的研究工作主要集中体现在三个方面。首先,是对微型四旋翼飞行器进行了Linux系统下嵌入式开发与应用的研究。在该研究的基础上,对四旋翼飞行器搭载了GPS模块,并利用UDP协议的Socket套接字网络通信技术,完成了GPS数据实时传输程序的设计与编写,实现飞行器的导航定位功能。其次,完成了飞行器地面控制站系统的设计与搭建,该系统可以对四旋翼飞行器进行姿态控制、飞行器相关飞行参数的实时显示以及飞行器摄像头所摄图像的解码和视频显示。同时,对Google Earth进行二次开发并将其内嵌到地面控制站系统中,实现飞行器规划航迹的预显以及动态模拟其简单的飞行过程。再次,为提高所研究飞行器的实际应用价值,本文设计与开发了飞行器的地面面积测算系统,在该系统中,我们提出来一种多边形面积计算的新算法,利用这种算法可以完成对复杂多边形的图形分割、三角拆分及最终的面积测算工作。因此该套系统可以实现对飞行器飞行轨迹闭合区域水平面内投影面积的测算。另外,利用Google Maps提供的相关开发接口,在该系统中内嵌了对闭合区域具有面积测算的功能Google Maps。这样就可以与本文提出的新算法结果做分析对比,提高了面积测算结果的可靠性。最后,通过实验可以得出本文提出的面积测算新算法效率较高、精度好具有良好的实用价值这一结论。
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