嵌入式系统中无人机低空悬停控制程序设计

陈云飞 陈兴武 许超

（福建工程学院电子电气与物理学院 福建省福州市 350118）

小型无人机的研制与应用范围突飞猛进，以其拥有良好的灵活性和廉价等特性受到人们的广泛关注[1]。特别是在2015年无人机元年之后，中国无人机市场蓬勃发展带动了安防、军用、农业和物流产业，无人机在无人驾驶的条件下进行复杂的空中飞行任务和各类负载任务。在全国抗击新型冠状病毒期间，无人机可代替人类完成巡逻和室外消毒等危险且繁琐的工作，无人机的作用功不可没，因此在此基础上提高无人机的稳定性和可靠性具有非同寻常的意义。

飞行控制系统是一个六自由度欠驱动系统[2]，具有多变量非线性和强耦合的特性。以姿态控制为无人机控制的核心，在大部分环境中使用PID 控制算法拥有较好的控制效果。因此研究适宜多旋翼无人机飞行控制算法十分重要。

民用无人机中大部分的使用场景是航拍，国内的无人机厂商有近一半产品是航拍无人机厂商[3]。在人工智能来临之际，通过搭载带有云台的摄像头，航拍无人机可以在高空拍摄照片和视频，包括旅游航拍、三维建模以及视频录制。拥有较强的稳定性能、续航能力是航拍无人机的基本要求，目前民用航拍无人机已经得到了广泛的应用。

1 软硬件设计方案

1.1 硬件方案

国外开源飞控中主要有APM，Pixhawk， FlyingF4 等飞控[3]。其中基于Pixhawk 硬件的arducopter 无人机自动控制系统代码结构好、便于开发，是无人机开发者学习的首选。……