微型四轴飞行器设计及基于kinect手势控制的实现

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1、学校代码10459学号或申请号201322172081密级专业硕士学位论文微型四轴飞行器设计及基于Kinect手势控制的实现作者姓名：吕岩导师姓名：邓计才教授专业学位名称：电子与通信工程培养院系：信息工程学院完成时间：2016年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterDesignofMicroFourAxisaircraftandRealizationBasedonKinectgesturecontrolByYanLvSupervisor:Prof.J

2、icaiDengElectronicsandCommunicationEngineeringSchoolofInformationEngineeringMay,2016学位论文原创性声明：所呈交的学位论文本人郑重声明，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。：学位论文作者日期：＾年ｒ月日又／＾？学位论文使用授权声明本人

3、在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。、使用学位论文的规定根据郑州大学有关保留，同意学校保留或向国家有关部ｎ或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学Ｊ可ｌ＾ｌ将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可＾采用彭印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文一署名单位仍然为郑州大学或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：日期：的年ｒ月／日（？摘要摘要目前，无人

4、飞行器广泛应用于军事、民用和科学研究等多个领域，和其他类飞行器相比，多旋翼飞行器具有操控简单、控制参数易调节、机械结构可靠等优势。而微型四轴飞行器以其独特的结构对称、控制灵活等特点受到人们的青睐。同时，随着人机交互技术的发展，手势控制成为了新型的控制方式。将手势控制与微型四轴飞行器系统相结合，能够实现对飞行器更加灵活、直观的控制。本文完成了基于ARM微控制器为核心的微型四轴飞行器控制系统的设计。在此基础上，完成了基于Kinect体感传感器手势识别的飞行器控制系统，实现了人体手势控制微型四轴飞行器。论文主要工作如下：（1）分析了四

5、轴飞行器系统结构，系统的动力学模型及飞行器在三维空间中六个自由度的运动原理；分析了常用的姿态估计和PID算法。（2）设计了微型四轴飞行器系统的结构方案，以PCB板直接作为飞行器的机架，对硬件电路进行了设计。重点分析了微控制器电路、电源模块电路、惯性导航模块电路、电机驱动电路和无线通信模块电路。（3）根据设计的硬件电路完成了飞行器底层软件设计。实现了基于四元数互补滤波算法的飞行器姿态估计，解决了欧拉角法出现的奇点问题。同时使用了角度、角速度双环PID控制算法，解决了角度单环PID控制出现的飞行器漂移问题。最后，完成了各软件模块的联

6、合调试。（4）实现了基于Kinect体感传感器手势识别系统的设计。完成了手势识别上位机软件的设计，同时与四轴飞行器系统结合，实现了对微型四轴飞行器手势的控制。在实地飞行测试过程中，手势识别上位机软件能够快速准确的对手势进行识别。四轴飞行器系统在接收到控制命令后，能够快速、准确的执行飞行指令。可见，本文设计的基于Kinect的手势识别的四轴飞行器控制系统，很好的实现了人与飞行器之间的良好交互，具有良好的应用前景。关键词：微型四轴飞行器，PID控制，Kinect，手势控制IAbstractAbstractAtpresent,unma

7、nnedaerialvehiclesarewidelyusedinmilitary,civilandscientificresearchandotherfields.Comparedtoothertypesofaircraft,multi-rotortypeaircrafthastheadvantagesofsimplecontrolmethod,theeasyadjustmentofcontrolparameters,andreliablemechanicalstructure,andothersuperiorities.An

8、d,theMicroQuadcoptergetsthefavourofpeoplewithitsuniquecharacteristicsofsymmetricalstructureandflexiblecontrol,etc.Meanwhile,withthe