四 轴 飞 行 器

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1、四轴飞行器姓名：冯毅专业：自动化学号：13061315姓名：专业：学号：姓名：专业：学号摘  要四轴飞行器作为低空低成本的遥感平台，在各个领域应用广泛。相比其他类型的飞行器，四轴飞行器硬件结构简单紧凑，而软件复杂。可应用于军事上的地面战场侦察和监视，获取不易获取的情报。能够执行禁飞区巡逻和近距离空中支持等特殊任务，可应对现代电子战、实现通信中继等现代战争模式。在民用方面可用于灾后搜救、城市交通巡逻与目标跟踪等诸多方面。工业上可以用在安全巡检，大型化工现场、高压输电线、水坝、大桥和地震后山区等人工不容易到达空间进行安全任务检查与搜救工作，能够对执行区域进行航拍和成图等。本文主要介绍四轴飞

2、行器的一些原理，以及在领域的应用。第11页1目录1.引言..................................................22.四轴飞行器的国内外情况................................22.1.四轴飞行器的主要生产公司..........................33.飞行器的结构特性......................................43.1.飞行器的构成......................................43.1.1.硬件构成....................

3、................53.1.2.机械构成....................................53.1.3.电气构成....................................54.四轴飞行器的运动原理..................................55.四轴飞行器的应用......................................95.1.Dronenet应用.....................................105.2.FollowMeBox的应用..................

4、............106.附录..................................................111.引言 四轴飞行器最开始是由军方研发的一种新式飞行器。随着MEMS传感器、单片机、电机和电池技术的发展和普及，四轴飞行器成为航模界的新锐力量。到今天，四轴飞行器已经应用到各个领域，如军事打击、公安追捕、灾害搜救、农林业调查、输电线巡查、广告宣传航拍、航模玩具等，已经成为重要的遥感平台。 以农业调查为例，传统的调查方式为到现场抽样调查或用航空航天遥感。抽样的方式工作量大，而且准确性受主观因素影响；而遥感的方式可以大范围同时调查，时效性和准确性都有保

5、证，但只能得到大型作物的宏观的指标，而且成本很高。不连续的地块、小种作物等很难用上遥感调查。因此，低空低成本遥感技术显得相当重要，而四轴飞行器正符合低空低成本遥感平台的要求。 2.四轴飞行器国内外的情况目前应用广泛的飞行器有：固定翼飞行器和单轴的直升机。与固定翼飞行器相比，四轴飞行器机动性好，动作灵活，可以垂直起飞降落和悬停，缺点是续航时间短得多、飞行速度不快；而与单轴直升机比，四轴飞行器的机械简单，无需尾桨抵消反力矩，成本低。第11页1当今世界上对微小型四轴飞行器的研究主要集中在自主飞行以及多机协调编队等方面的研究。自主飞行方面的方案主要体现三个方面：自主飞行器的系统方案、基于视觉导

6、航的自主飞行控制和基于惯性导航的自主飞行控制。在这些方面做出比较突出成绩的典型代表包括美国的乔治亚理工大学GTMARS系统、瑞士的洛桑联邦科技学院OS4 系统及美国的宾西法尼亚大学HMX-4系统。而美国的斯坦福大学的Mesicopter项目则是对多机协调、编队飞行做出探索性研究的典范。 GTMARS系统是乔治亚理工大学为火星探测任务而设计的飞行器系统，其动力系统设计与飞行控制系统设计的设计方案，在美国第17届国家直升机协会设计竞赛学生组比赛中均获得第一名的成绩。其重量为20kg，旋翼半径长达0.92m，续航时间可以达到30min。GTMARS呈现折叠封装，搭载四面体着陆器登陆火星。登陆

7、火星后能够自动将机构自身机构展开，能够自主起飞和降落，可达72km/h的巡航速度；还能返回到着陆器(其中配置有太阳能电池)补充能量。 OS4系统由瑞士著名理工大学——洛桑联邦科技学院(EPFL)自动化系统实验室开发的一种小型电动四轴飞行器。该项目的目标是要实现复杂环境下的完全自主飞行，以四轴飞行器结构设计方法与自主飞行的控制算法实现为重点展开了卓有成效的研究。2004年，基于多种控制算法，OS4-I实现了姿态增稳控制。2006年开发的OS4-I