基于四旋翼飛行器對地面移動信標自主探測和跟蹤系統的研究與實現

王博 錢家琛 邱城偉 肖建

摘要：介紹了一種基于四旋翼飛行器快速、穩定探測和跟綜地面上有色信標的系統。該系統由三部分組成：具有探測和跟蹤功能的四旋翼飛行器、可遙控移動的有色信標小車和遙控終端（地面站）。四旋翼飛行器、可遙控移動的有色信標小車和遙控終端均采用Cortex-M3內核處理器。四旋翼飛行器能準確探測到地面上的有色信標位置，并在信標靜止的情況下能快速穩定懸停在信標的正上方。在遙控終端控制有色信標小車任意方向移動，四旋翼飛行器能快速跟蹤信標的移動。當四旋翼飛行器在有色信標小車上方一定距離和范圍內時，四旋翼飛行器和小車同時發出聲光報警。

關鍵詞：四旋翼飛行器；探測和跟蹤；顏色識別；PID控制

DOI： 10.396 9/j.issn.1005-5517.2 01 8.7.009

0 引言

四旋翼飛行器具有體積小、重量輕、易組裝、靈活度高、隱藏性好等特點，適用多種空間場所，可以在任何小平臺上靈活起降。它方便攜帶，低空飛行性好，能執行各種不適合人體環境的特種任務，可在復雜環境下如洞穴隧道等幽閉場所快速執行偵察、勘察任務。

基于四旋翼飛行器的地面移動信標自主探測和跟蹤系統能有效快速、穩定地對地面目標實時跟蹤，因此在軍事偵察、交通監控、抗災救援、民用領域等都有著廣闊的應用前景。該技術得到很多專家們的高度關注，成為當前該領域下最活躍的研究方向之一。

1 系統整體方案

系統整體功能框圖如圖1所示。本系統旨在設計并制作一架能穩定飛行的四旋翼飛行器，且具有目標物體探測識別、自動定位、自主跟蹤地面上運動的信標小車等功能。……