【技术实现步骤摘要】
一种基于AVR单片机的四旋翼飞行器
本专利技术属于飞行器
，尤其涉及一种基于AVR单片机的四旋翼飞行器。
技术介绍
目前，最接近的现有技术：四旋翼飞行器是一个多功能性的工作系统；它的用法多种多样，无论是在军用还是民用，四旋翼都体现出了其他飞行器无法比拟的优点，被社会各行各业所认可，因此四旋翼的利用价值非常高。四旋翼飞行器的滥觞可以追溯到上世纪初，然而当时由于机械结构和控制技术的掣肘，四旋翼飞行器的发展相当缓慢。近年来随着微控制技术，信息技术，传感技术的突破，四旋翼飞行器进入快速发展的阶段。国外很多著名的高校和实验室都开发出了不同的四旋翼飞行器和控制算法，比如宾夕法尼亚大学Vijay和他的团队开发出的微型四旋翼飞行器采用视觉信息测量姿态融合惯性测量元件，可在复杂的三维环境中实现进行巡航。国内对四旋翼飞行器的研究正处于方兴未艾的阶段，和国外相比还有一段不小的距离，但我国已在飞行器上取得过许多良好的成绩，无论是在四旋翼飞行器的控制算法上还是在现实应用中都取得了斐然的成绩，目前国网供电公司在多省运用无人机搭载激光雷达进行输电线路巡检工作；然而，现有四旋翼飞行器飞行不...
【技术保护点】
1.一种基于AVR单片机的四旋翼飞行器的设计方法，其特征在于，所述基于AVR单片机的四旋翼飞行器的设计方法包括：步骤一，进行四旋翼姿态解算，将飞行器载体坐标系转化为地理坐标系的问题；步骤二，进行四元数运算，在惯性测量单元模块里进行四元数规范化运算，然后将此四元数重新递归到开头；步骤三，进行卡尔曼滤波及数据融合，采用陀螺仪和加速度计互补的方法，修正加速度计传感器采集到的数据误差及修正陀螺仪的偏差；步骤四，进行双闭环串级PID控制，采用双闭环串级PID控制，外环采用飞行姿态角PID控制，内环采用角速度PID控制。
【技术特征摘要】
1.一种基于AVR单片机的四旋翼飞行器的设计方法，其特征在于，所述基于AVR单片机的四旋翼飞行器的设计方法包括：步骤一，进行四旋翼姿态解算，将飞行器载体坐标系转化为地理坐标系的问题；步骤二，进行四元数运算，在惯性测量单元模块里进行四元数规范化运算，然后将此四元数重新递归到开头；步骤三，进行卡尔曼滤波及数据融合，采用陀螺仪和加速度计互补的方法，修正加速度计传感器采集到的数据误差及修正陀螺仪的偏差；步骤四，进行双闭环串级PID控制，采用双闭环串级PID控制，外环采用飞行姿态角PID控制，内环采用角速度PID控制。2.如权利要求1所述基于AVR单片机的四旋翼飞行器的设计方法，其特征在于，步骤一进一步包括：将飞行器载体坐标系转化为地理坐标系的问题，下式中的α是坐标轴旋转的角度，三个余弦分量则是代表在坐标系中三个轴上的分量；q0＝cos(α/2)q1＝sin(α/2)cos(βx)q2＝sin(α/2)cos(βy)q3＝sin(α/2)cos(βz)；从上式中利用四则运算转化成欧拉角；θ＝arcsin(-2(q1q3+q0q2))3.如权利要求1所述基于AVR单片机的四旋翼飞行器的设计方法，其特征在于，步骤二进一步包括：首先在惯性测量单元模块里取加速度计中沿x，y，z坐标轴的16位的数值，并分别转化为单位为g的沿x，y，z坐标轴的矢量力accx，accy，accz；从陀螺仪中读取三个ADC值，并且将读取的这三个值转换为单位为度秒的绕三个轴的角速率为陀螺仪Wx，Wy，Wz；将误差比列后补偿到速度传感器上，得到速度传感器三个更新后的值WxintWyintWzint，也就是补偿零点漂移；速度传感器三个修正后的值WxintWyintWzint用于更新四元数；把上面得到的四元数规范化后，完成一次运算，然后将此四元数重新递归到开头。4.如权利要求1所述基于AVR单片机的四旋翼飞行器的设计方法，其特征在于，步骤三进一步包括：采用陀螺仪和加速度计互补的方法，用陀螺仪采集数据修正加速度计传感器采集到的数据误差；把加速度计采集到的姿态信息进行加权处理，再反馈给陀螺仪，修正陀螺仪的存在的偏差。5.一种利用权利要求1所述基于AVR单片机的四旋翼飞行器的设计...
【专利技术属性】
技术研发人员：何晋，曹鲁成，李珂，周石金，杨凡，
申请(专利权)人：云南民族大学，
类型：发明
国别省市：云南,53
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