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基于STM32和OV2640的自主循迹四旋翼飞行器设计

温全;成天乐;苏泽亚

【摘要】本四旋翼自主飞行器采用STM32F407ARM芯片作为飞控主控制核心,

硬件包括了飞行姿态采集模块、超声波测距模块、摄像头循迹模块、无刷电机驱动

模块以及STM32F407摄像头数据处理模块等.飞行姿态处理由MPU-9150加速

度计陀螺仪提供,实现了飞行器的平稳飞行.超声波测距模块和摄像头循迹模块为

飞行器提供导航参数,使飞行器可以按照规定航线并以一定高度飞行.为了保证摄像

头数据处理的实时性,本设计中增加了一片STM32F407芯片专门处理摄像头数据.

通过姿态解算、PID控制算法、摄像头数据采集处理,使飞行器实现一键式起飞,定

高跟着赛道线稳定飞行,最终平稳降落.通过多次测试,证明该基于双STM32芯片

和OV2640的自主循迹四旋翼飞行器稳定、可靠.%Thefour-rotoraircraftuses

STM32F407ARMautonomousflightcontrolchipasthemaincontrolcenter

hardwarewhichincludesflightattitudeacquisitionmodule,ultrasonic

rangingmodule,cameratrackingmodule,brushlessmotordrivemodule

andSTM32F407cameradataprocessingmodule.Inordertoensurereal-

timecameradataprocessing,thedesignaddsaSTM32F407chip

dedicatedcameradataprocessing.Throughattitudecomputation,PID

controlalgorithm,cameradataacquisitionandprocessing,aircraftcan

takeoffbyonetouch,flightstablyalonggivenheighttrackline,and

ultimatelygetasmoothlanding.Severaltestsprovethattheautonomous

trackingfour-rotoraircraftbasedondualSTM32chipandOV2640is

stableandreliable.

【期刊名称】《微型机与应用》

【年(卷),期】2016(035)022

【总页数】3页(P105-107)

【关键词】四旋翼飞行器;自主循迹飞行;PID算法

【作者】温全;成天乐;苏泽亚

【作者单位】湖南文理学院,湖南常德415000;湖南文理学院,湖南常德415000;

湖南文理学院,湖南常德415000

【正文语种】中文

【中图分类】TP391.41

四旋翼飞行器,也称为四旋翼直升机，是一种有4个螺旋桨且螺旋桨呈十字形交叉

的飞行器，可以搭配微型相机录制航拍视频。它具有多种飞行模式切换自由、方

向控制灵活等特点，其实用性也从原来单纯的飞行应用发展为现在集军用、商用、

民用等多位一体的无人驾驶工具[1]。

四旋翼飞行器中最核心的部分是飞控，飞控子系统是无人机完成起飞、空中飞行、

执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心系统，飞控对于无人机相当于驾驶员对

于有人机的作用，目前在民用领域已经有很多很成熟的飞控，如大疆、APM、

MWC、零度、PIX等[2-3]，它们在稳定性和速度方面都已经做得很优秀，具有很

好的参考价值。特别是近几年无人机越来越流行，很多的竞赛也选用四旋翼做考题。

目前，实现无人机稳定、快速的巡线飞行已经成为一个热门话题。

本文采用STM32F407ARM作为控制核心的四旋翼飞行器控制系统,调制PWM

信号输出占空比驱动无刷直流电机。通过对四旋翼飞行器工作原理的分析,开展对

四旋翼工作模式与控制参数的研究,参考著名开源飞控APM