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浅谈多旋翼无人机任务系统的优秀论文

前言： 随着无人机产品的不断增加，市场之间的竞争力，也逐渐的提升，对此本项目研究出了更适合于工业控制、自动化装备等领域产品的多旋翼无人机，产品不仅定位合理，同时与其他产品存在一定的差异，该任务系统，是指先进智能装备数据链的无人多旋翼任务，存在较高的能量利用效率、载荷运输性能，是其它无人机产品，在技术方面不能相比的;制定合理的市场规划，会给企业带来一定的经济效益。

1 多旋翼无人机定义概述

我们常称无人飞行载具，为无人飞机系统，主要是利用无线电智能遥控设备，以及自带的控制程序装置，对于不载人的飞机进行操控。其中广义的无人机，包括狭义无人机以及航模。

多旋翼飞行器，主要由动力系统、主体、控制系统组成，动力系统包括电机、动力、电子调速器、桨;主体部分包括机架、脚架、云台;控制系统包括由遥控接收器、遥控组成的手动控制;地面站，以及由主控、GPS、IMU、电子陀螺、LED显示屏组成的飞行控制器。其中四旋翼，是一种4输入6输出的欠驱动系统;通过PID、，鲁棒、模糊、非线性、自适应神经网络控制。近年来，对于系统的控制功能的研究趋势，为大荷载、自主飞行、智能传感器技术、自主控制技术、多机编队协同控制技术、微小型化等方向。其中一些关键技术为，数学模型的建立、能源供给系统、飞行控制算法、自主导航智能飞行。

2 控制系统改进发展阶段

多旋翼无人飞行器的控制系统，最初是由惯性导航系统，借助了微机电系统技术，形成了EMES惯性导航系统;经过对于EMES去噪声的研究，有效的降低了其传感器数据噪音的问题，最后经过等速度单片机、非线性系统结构的研究、应用，最终在2005年，制作出了性能相对稳定的多旋翼无人机自动控制飞行器。对其飞行器的评价，可从安全性、负载、灵活性、维护、扩展性、稳定性几方面要素进行分析。具有体积小、重量轻、噪音小、隐蔽性强、多空间平台使用、垂直起降，以及飞行高度不高、机动强、执行任务能力强的特点;在结构方面，不仅安全性高、易于拆卸维护、螺旋桨小、成本低、灵活控制的特点。

3 技术原理

系统组成

无人多旋翼任务系统，总体技术方案框图如图1所示;如图所示，无人多旋翼任务系统，由无人机、地面工作站构成。无人机，由多旋翼无人机、任务载荷组成;地面工作站，由数据链通信单元、工业控制电脑、飞行控制摇杆等组成。

系统技术原理

多旋翼无人机，通过对于螺旋桨微调的推力，实现稳定的飞行姿态控制、维持。经过上述，对于多旋翼无人机、常规直升机、固定翼飞机的对比，可以明显的看出，多旋翼无人机，在任务飞行方面，具有多能量的优势，从而更好的执行完成飞行任务，改善了飞行姿态维持，消耗大量能量的缺陷，从而更好的保证了其能量利用率，直接产生续航时间、载荷运输性能的提升;在结构方面，做了大量的简化，省去了传动机构，使其运行噪音、故障概率、维护成本大大的降低。

无人机，与地面工作站之间的通信，通过设备数据链实现连接，起到通信中介的作用，同好也是无人机、地面工作站之间，实现地空信息交换的重要桥梁环节。以往无人机，对于地空信息的转换连接，只是普通的点对点通信，收到信号传输距离的影响，性能发挥受到严重的影响，只能实现一些简单遥控数据信号的传输。

但是本项目，对于无人多旋翼任务系统的研究，是通过数据链协议MAVLink的研究后，将其合理的嵌入到控制核心、地面数据链的ARM平台中，有效的改善了以往低空信息传输环节存在的问题，将其遥测、遥信、遥控、遥调、遥视这五遥很好的进行了统一，保证了通信之间的无障碍，从根本上解决了无人机和地面工作站的数据通信问题。其中涉及到的.五遥;其中遥测，是指对于远方的电压、电流、功率、压力、温度等模拟量进行测量;其中遥信，是指对于远方的电气开关、设备，以及机械设备的工作、运行等状态进行监视;遥控，是指对于远方电气设备、电气机械化装置工作状态的控制、保护;遥调，是指对于远方所控设备的工作参数、标准流程等进行设定、调整;遥视，是指对于远方设备的安全运行状态的监视、记录。

传统的无人机，在飞行时需要通过人工对于遥控器的操作，对其飞行姿态进行的控制，体现出其自动程序的不完善，功能单调等缺陷。但是本项目对于无人机的研究，在地面工作站，通过飞行任务规划软件的配套，有效的改善了以往功能单一的缺点，直接增加了其功能性。其中飞行任务规划软件，具备GoogleMap高速API接口，实现对于无人机飞行航线，在三维地图上的简易规划，同时也能对其航线进行启动，使其实现自动巡航、执行飞行任务、返航等操作。

4 技术关键点及创新点

技术关键点：

地空信息的的数据通信。

先进智能装备数据链协议MAVLink的应用，能够对其所有数据进行有效的整合，并全部归纳在数据链路中，整合五遥操作，有效的降低了多种通信制式、通信模块存在等方面的问题，提高了通信效率，保证了通讯功能得以有效发挥。

解决飞行姿态操控问题

嵌入式操作系统，在ARM处理器平台上的应用，加上陀螺仪等传感器、卡尔曼滤波等先进算法，从而更好的保证了控制系统的功能增加，除此之外，不仅实现了无人操作飞行，在飞行操纵方面，也有效的降低了能耗，增加了能量利用率。

在工业控制领域应用的扩展

本项目以同一载具+多种载荷的建设、研究思路，针对于型号相同的多旋翼飞行器，设计一样的数据、电气、机械接口的任务载荷，实现快速更换载荷，使其飞行任务之间，能够良好、稳定的切换、衔接，保证该系统的实用性，同时也减少了任务执行的成本。

增强地面工作站功能

通过C/S架构、C#语言、.net平台、三维GoogleMap、SQL数据库，以及地面任务规划软件、分析数据分析软件，从而更好的增强地面工作站的功能，以及自动化、智能化的程度,更好的为用户操作，带来更多的便利。

项目的技术创新性

在无人机、地面站，在植入数据链MAVLink的同时，加强整体系统功能的改进，有效的实现了五遥的综合统一。

卡尔曼滤波、四元数算法，加上嵌入式ARM平台，对其飞行姿态实现有效控制。

同一载具+多种载荷思路的研究，实现了无人机，对任务执行模式的有效转换。

同时地面任务规划软件、分析数据分析软件的应用，提高了系统的控制功能，以及系统智能化程度。

5 总结

综上所述，通过对于无人多旋翼任务系统的分析，发现我国针对于此方面的研究，仍存在很多不完善的地方，该项目通过C/S架构、C#语言、先进智能装备数据链、分析数据分析软件等，照比以往的无人机飞行器，在系统功能改进方面，实现了遥测、遥信、遥控、遥调、遥视的统一;在任务执行模式方面，实现了灵活转换;在飞行姿态方面，实现了智能操控;是在已有多旋翼飞控技术的基础上，有效的规避了其以往的缺陷，同时自主飞行控制软件编程，这种飞控任务的提供，有效的实现了飞行中，自主导航智能飞行。

在我们平凡的日常里，大家都尝试过写作文吧，作文根据体裁的不同可以分为记叙文、说明文、应用文、议论文。你所见过的作文是什么样的呢？以下是我精心整理的我的无人机作文，仅供参考，欢迎大家阅读。

我的遥控无人机是爸爸送我的生日礼物。

我的遥控无人机的机身像大人的四个手掌一样大，四个螺旋翼的边异常尖锐，当它飞行的时候，如果有物体靠近它准会把物体切成两半，它停在地面时像一个黑色的大蜘蛛。每个星期天我总会拿着它到小区院子里去飞。

我的无人机飞的很高。刚开始的时候，起飞时为了适应只飞了一米，慢慢地让它往高处飞，而它飞得能有我们住的楼的三十层高，可它飞到三十层后就不再往高飞了。

无人机飞得可稳了。不管无人机是往上飞还是往下飞,不管是前进还是后退都飞得稳稳的，没有出现过晃动的现象。

无人机的功能有很多。既能摄像又能拍照，摄像时能调节焦距。记的上次我们去应县木塔，由于去时时间已晚，景区已关门，我们只好站在广场上用无人机来摄像，无人机飞到木塔的三层四层高，然后拉近焦距看，看得清清楚楚。可以看到窗户、牌匾、里面的佛像。如果没有无人机我们就会什么也看不到。

现在无人机的用途非常广泛了，工业、农业、军事方面都在用。

万万没想到，今年暑假，我获得了一次与无人机亲密接触的机会！

那天，小舅来到我家，神秘兮兮地递给我一个灰色的箱子。我好奇地打开一看，惊喜地发现原来是一架白色的无人机，它有四个可拆卸的螺旋桨，还配有两块电池，一个大遥控器，可连接手机或者平板。小舅笑着对我说：“借你用两天。”我高兴得一蹦三尺高，连声说：“谢谢小舅！小舅万岁！”

第二天正好是周末，爸爸妈妈带着我和姐姐回老家，我们特意带着无人机爬到山顶。一到山顶，我就迫不及待地拿出无人机，看了说明书后，再结合小舅教我的使用方法开始操作起来。我先打开箱子把无人机身拿出来，然后装上四个螺旋桨，再装上电池，最后打开无人机和遥控器的开关，连接手机后无人机就开始试飞了。刚开始我操作还不熟练，我拿着遥控器，手心直冒汗，当无人机开始在空中飞翔时，由于我操作不当，飞机重重地扎进土里，我心里不禁一凉。这时，爸爸在一旁不断鼓励我，我让心平静下来，慢慢地找到了感觉，不一会儿，我已完全掌握了操控无人机的技巧。这时的无人机就像一只翱翔的雄鹰，在天空自由自在地飞翔。妈妈和姐姐拿着手机看着无人机拍到的美丽壮观的景色，赞叹不已！

时间过得真快啊，不知不觉，太阳已经落山了，我让无人机自动返航后，我们就依依不舍地下山。

“爸爸，无人机到了吗？货柜号码是多少？”“459712”爸爸回答道。我急匆匆地跑下楼，冲向货柜，输入了密码，只听“砰”的一声，货柜的门打开了，我便快速取走了快递。到了家，我迅速拿起剪刀拆开包装盒，一个崭新的无人机映入我的眼帘。哇！这无人机一袭黑衣，机身呈方形，四个螺旋桨位于方形的四个直角，底部还配有一个高清的电子摄像头，真是太酷了！

利用余电，我先试试飞机的性能吧！拧开开关，只见飞机下闪烁着五颜六色的光，我先将遥控器左边的一个操纵杆向上一推，四个螺旋桨顺时针方向飞速转动，随着一阵阵“嗡嗡”轰鸣声，无人机缓缓离开地面飞起来了，我不由高兴地欢呼起来。此时无人机平稳地停在空中，等待着命令，我试着将右边的操纵杆向前一推，飞机如助跑般向前倾斜，快速向前飞去，我又按了一下右侧飞键，只见无人机机身呈45度角倾斜，从这边飞到了另一边，我又试着加大难度，把门半开着，让无人机穿过门缝就算成功。于是，我微调方向，让无人机对准门缝，按下向前飞行的按键，可无人机朝大门方向飞去，只听“砰”的一声，无人机支架撞到了门，落到了地上，我又将无人机对准了门缝，无人机向前飞行，很快要碰上门框时，我按了一个左微调，无人机顺利从门缝里穿了过去，并成功降落到了地面。耶！成功了！我高兴极了。

这高科技的无人机可真好玩呀！我希望有一天我也能设计出一款能感应人类内心要求的无人机，到时候一定比这更加酷炫！

我有过很多很多的玩具。如：汽车、玩具木偶、变形金刚……但是我最喜欢的玩具则是那个小小的无人机。

这个无人机的材料可是合金呢，既轻便又结实，和航天飞机的材料差不多呢！它的色彩是灰色的两边每边有一个风火轮的图案。它有四个螺旋桨，每个螺旋桨都被结结实实的固定在那里，它的机身是小巧玲珑的方形，酷得都不能用词语来形容了。

它不仅为我带来快乐，还有一个厉害的功能，那就是拍摄好的景色和视频。有一回我用它拍摄山上的景色，那简直美得不要不要的！

对了，我把它装饰得特别有特色，它身上的标签就是我替它贴上去的呢！我还用橡皮泥给它捏了两个小翅膀贴在身旁，它现在变得更酷了！

春天，我带它到碧绿的草地上玩耍；夏天，我带它到小河边嬉戏，小河边有“小鱼小虾螃蟹，蓝天白云太阳”，总之这里很美。冬天，我再去时，大地冰封了，小河水不流了变成了厚厚的冰。我的无人机都帮我把这些美景留下了！

如今，我的无人机被我不小心弄丢了，我无比的思念……我祝愿它能找到一个更好的主人！和以前相比，我特怀念和它在一起的时光！

在这十年中，有很多让我难忘的事。

11岁那年暑假，我爸和我在家看电视。突然有敲门声，我跑过去开门，打开门看见我表弟带他的无人机来玩，我兴奋地跟爸爸说：“表弟来我们家玩了。”我为什么这么兴奋呢？因为我就可以用我的无人机跟我表弟比赛了。我跟我表弟比赛了，我的无人机飞起来，没飞多远；因为我表弟没操控好，所以把我的无人机撞掉下来，摔坏了。我伤心地把无人机拾起来，大声地说：“你赔，你赔我的无人机。”爸爸听见了，赶快跑来问怎么回事？”我说：“表弟把我的无人机弄坏了。”爸爸说：“没事，下次我再给你买一个无人机。”表弟说：“对不起，现在玩我的无人机。”我想：你把我的无人机弄坏了，我也要把你的无人机弄坏。我用一些玩具扔向无人机，无人机也掉了下来，摔坏了。爸爸看到表弟的无人机也坏了，问：“你的无人机怎么也坏了？”

表弟说：“没操控好，摔坏了。”

表弟这样说让我十分惭愧，那时我才感觉到自己的错误严重，没有气量和包容。与表弟相比，我差多了。

大年三十那天，我收到了一份十分惊喜的礼物，是一架无人机。我兴奋地打开包装盒，只见无人机的整个机身是黑色的，头顶上有一个蓝色的钻石标志，机身四周有四个精致的螺旋桨，真是漂亮极了。

爸爸妈妈带着我和弟弟一起去时代广场试飞无人机。我们来到一片比较宽阔的地方，我迫不及待地拿起遥控器，按下“一键起飞”键，伴随着一阵“嗡嗡”声，无人机的螺旋桨快速地转动起来，慢慢飞上天空，我慌乱地操控着前、后、左、右键，突然无人机向时代广场的大楼飞去，我迅速按下“返航”键，但已经能来不及了，无人机向墙上重重地撞去，我赶紧上前捡起无人机，还好没有损坏。我想再次试飞，却被爸爸阻止了，爸爸建议我仔细地看一下无人机的说明书和试飞视频，经过长时间的研究，我再次胸有成竹地拿起遥控器，再一次按下“一键起飞”，无人机利落地飞上天空，我熟练地操控着遥控器，让无人机在时代广场飞了一圈，并拍下了许多精美的照片。看着飞在高空中的无人机，我不禁想：只要经过不断地努力和无数次勇敢的尝试，就一定能取得成功，我真的好开心。

我十分喜欢我的无人机，谢谢妈妈送我的新年礼物。

我有一架帅气的无人机，它是爸爸送给我的生日礼物。

无人机有四片很长的机翼，机翼上有一个像电风扇一样的螺旋桨，颜色是黑色加绿色，看起来相当霸气。它的体积只有我两只手加起来一样大，不过别看它小，只要它飞起来，就会一下子飞不见踪影。它每飞一次，就要更换一节电池，真的是太耗电了。看来，它是“电池贪吃者”。

记得有一次，我带它去公园玩。我拿起遥控器让它飞了起来。那时，我不知道它能飞得那么高，看到它不见了踪影，立刻着急地去找爸爸。爸爸笑着对我说：“这很正常，无人机都可以飞那么高！控制好遥控器，它就能回来的！”听了爸爸的话，我马上拿起遥控器，将操控无人机降落下来。

无人机每天都陪伴这我。有一次，我把无人机放进盒子里，可第二天，我发现盒子没了，心里十分难过，就告诉了妈妈。妈妈听后立刻在家里找了起来。最后，我们终于在床底下找到了。原来，昨夜我把被子蹬下地，而无人机盒子又恰好在我的被子上，自然到了床肚，真是“虚惊一场”。看着我这失而复得的无人机，真是无比兴奋。

我喜欢我的无人机，它给我带来许多快乐的时光。

学校里的航模社团是我最喜欢参加的。今天是星期四，又有航模社团的课时了。

午休铃刚刚响起，我和林辰就像两条饿狼，你冲我撞地奔向四（2）班的航模教室。

老师像一国之君般威严地开始点名：林辰、金晟圣……之后，就到了我们的试飞环节！

台下瞬间变得像菜市场一样热闹，同学们你一言我一语，叽叽喳喳个不停。老师立马变脸，像狮子一样“吼”了一声：“谁还敢闹？看我不把他臭骂一顿！”效果良好，台下一下子如水面一般平静下来。偶尔传来一点喧闹过后的喘息声。

老师很满意，温和地说：“现在1号林辰上台展示，2号金晟圣准备，3号林金泽预备，4号王子凯预备，开始！”

林辰像只大老虎，大摇大摆地走上台，拿好遥控器，无人机像没头的苍蝇一样乱撞，同学们叫苦不迭，连连摇头，频频差评，但林辰本人只陶醉在自己的操作中，好像很欣赏自己的技术。

轮到我了。我拿过飞机，握着遥控，无人机的桨慢慢转起来，越来越快，比风车还快的在旋转。飞机稳稳地起飞了，越来越高，在空中悠闲地飞来飞去，在同学们的视线里前进，它像长着翅膀的训练有素的'士兵，在空中巡逻，来去自由。

“哇，好技术！不错！”老师和同学们赞不绝口。

参加学校航模社团，上航模课，是我最开心的事！

今年过年，姐姐的朋友丽亚姐到我们家来做客。她送了我一架无人机。我一拿到无人机就打开包装盒，盒里有一架崭新的无人机。无人机的颜色是蓝色与黑色相间，它的形状就像一只要展翅飞翔的雄鹰，像是要告诉别人它十分厉害似的。

我打开了包装之后便开始看无人机的说明书，准备开始安装无人机的零件。经过了我十几分钟的不懈努力，终于将无人机的零件给安装好了。然后我开始学习如何使用无人机。我先将无人机遥控器的电源给打开，接着我按下无人机的起飞键，无人机就飞了起来。我让无人机在原地飞了几分钟，就觉得没意思了。便开始经轻推动无人机的移动键，无人机便慢慢的移动了起来。可我觉得移动的太慢没什么意思，便突然加快了速度。结果我因为太快没遥控好无人机，而撞上了墙壁。我立马跑过去把无人机放好，再一次按起飞键，让无人机飞了起来。这次我慢慢加快速度，练了十几分钟，摔了无数次无人机后，我终于可以操控快速移动的无人机了。然后我开始摸索无人机的新玩法，很快，我发现了一个没按过的键。就轻轻按了一下，等了十几秒后没有反应，我就继续遥控无人机移动。没想到，到刚碰到移动键，无人机就做一个翻滚。我便思考起刚才按那个键为什么没用，突然就有用了呢？试了几次后我发现原来这个翻滚键按过后，是要按移动键才会翻滚的。在这些都学会了之后，我兴高采烈的玩起了无人机。

这次经历告诉我，有些事情看起来很难，其实做起来并不难，甚至还挺容易的。

我从小就喜欢一些高科技的东西无人机。

它有着黑色的机身，蓝白相间的螺旋桨。黑色的机身好似一个正方形。

做这个无人机的材料有塑料、铁。

它的螺旋桨是用塑料和铁一起做成的，机身则是用铁做成的。

我的无人机使用的颜色和材料是很普通的，在我看来，它不像是一个无人机，而是一个辛勤的“农民伯伯”。因为它无条件的为人们付出，从来不要一点回报。

无人机的作用是：它可以看到离我近五六百米距离的东西。为什么要这样说呢？请你听我慢慢道来。

我清清楚楚地记得：有一次，我们六口之家一起去西湖游玩，赶到那儿的时候，成千上万的人围在西湖那儿。我们连挤都挤不进去，当时的画面如同一座横着的山一样拥挤。

就在这时，我突然想到，我从家中把无人机带来了，我很高兴，因为我终于可以看到西湖的喷泉了。由于我在无人机上装上了远程控制器，所以它就可以飞得更远了。

这时，我不赞叹到：“人类的科技真发达啊，西湖的喷泉真美啊！”

我有一个无人机，它是我过生日时姑妈送我的生日礼物，每天晚上我都要玩一会儿它，才肯去睡觉。

它十分酷炫，由金属和塑料制成，四方都有小旋转翼，下方有四个支架可以安安稳稳地停在地上，而且它的底座有说明书，能指导人们进行操作。体积也很大，大概有三个手掌那么大，每当我玩的时候，必须要抱着它才能走。而且它浑身金黄色，远看像一个飞起来的金元宝，近看又像一个黄黄的小机甲。形状更是奇特，像元宝、枫叶、稻谷似的，但我更觉得它像一只老虎。

有一次，我带着它去爷爷家玩，爷爷让我给楼下的奶奶送三十二个鸡蛋，于是找了个袋子把鸡蛋装了进去。当时我正在玩无人机拍照，突发奇想：用无人机运送鸡蛋。所以我先用一盒乒乓球试验了一下，可以操作，然后我就把那袋鸡蛋吊在无人机的下面，一收一放，熟练地操纵着无人机。突然，我大叫一声：“不好，失控了！”奶奶刚一抬头，鸡蛋“哗”的一声全落到了她身上，把她身上全打湿了，一身臭味，只见她深吸一口气，大吼一声：“你给我下来。”就这样，我挨了一顿臭骂。

无人机不仅是我童年的回忆，也是笑料的诞生，我一定会好好爱护它的！

我心爱的小物件是无人机，是妈妈奖励给我的奖品。无人机穿着黑色的铠甲，是由铝合金材质制成的，头中间有个支撑拍照的平台，一个高清摄像机牢牢的吸附在平台上。我可以随意操纵无人机，并用它在天上航拍出绚丽的照片，帮我记住生活中的快乐。

周六的黄昏，太阳公公为大地铺上了一层薄薄的面纱，我小心翼翼的带着无人机，到平坦的足球场上玩耍。瞧，我把操纵盘轻轻的往前一推，无人机就“嗖”的一下直冲云霄，螺旋桨在夕阳下快速的旋转着，真是威武极了！摄像机清晰地拍到了足球场上小伙伴们你追我赶精彩画面，还有夕阳西下的太阳，天边红彤彤的晚霞……看着无人机拍了这么多五彩缤纷的照片，真是不虚此行呀！

有一次，我却找不到我心爱的无人机了。我记得昨天晚上，不是在床旁充电吗？怎么会突然消失呢？我把房间翻了个遍，心想无人机能跑到哪儿去呢？正当我一筹莫展的时候，随手轻按了一下遥控器上的飞行键，突然发现在床底下发出了丝丝的微光。我心想，这定是“淘气包”小猫给我开的一个玩笑，害我费了九牛二虎之力才把找到。

拿着“失而复得”的无人机，我暗暗发誓：今后一定要好好学习，长大了要做一个真正的飞行员，驾驶着战机在天空翱翔，守护祖国的领空！