摘要
近年来关于小型四旋翼无人机的研究与应用得到了越来越广泛的关注。小型四旋翼无人机在简单、易实现的机械结构形式下却有着相对复杂的动态特性，因此，常作为研究载体，通过相关系统集成，能够为特定的研究问题提供理论研究、方法验证的实物载体。相比于大型的商业实物仿真系统，用小型四旋翼无人机搭建的系统在保证实验特性基本不变的条件下，能够极大地缩减研究经费的投入，有利于更好地推进基础理论研究的进行。 本文在充分调研国内外主要研究机构研究工作的基础上，详细分析了小型四旋翼无人机控制系统的总体结构与功能需求。设计了以小型四旋翼无人机、无线通信、室内定位系统以及地面控制站这四部分组成的系统总体方案。针对各组成部分的功能原理与实现细节进行了详细阐述。通过受力学分析，完成了四旋翼无人机的数学模型推导。根据所提出来的方案，购买相关元器件，完成了小型四旋翼无人机的组装与实现，通过实验测试、软件仿真的方法获取无人机数学模型中各参数值。从四个方面针对无人机端的软件开发过程进行了展开:Linux平台下交叉编译环境的搭建，Nuttx微内核实时操作系统在Pixhawk飞行控制器上的软件开发，无人机端基于串口的通信程序开发，以及无人机控制程序的开发。最后，针对地面控制站软件的开发，完成了以下几个部分的工作:包括机器人操作系统(ROS)环境下的软件开发与应用，定位系统位置数据解析程序的开发，以及地面主控制程序的开发。论文详细给出了软件开发的流程、技术原理以及实现细节。
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