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四旋翼飞行器是多旋翼飞行器的一种经典机型,通过改变四个旋桨电机的转速,可进行六个自由度的运动。其具有结构简单、易于操控、起降方便且成本和功耗相对较低等优势,因此,经过多年的研究和发展,其控制和飞行技术日益成熟,并已在军用和民用等诸多领域发挥了独特的优势,如航空摄影。由于其飞行灵活,可在多种环境和空间下工作,随着续航能力的不断提升,四旋翼飞行器必将得以广泛的应用并会有良好的应用前景。通过分析四旋翼飞行器的结构特性,对其进行了空气动力学建模,在此基础上,本文基于STM32嵌入式单片机的强大功能作为飞行器的核心控制单元;在姿态测量方面,采用ST公司最新研发的MEMS惯性测量芯片LSM6DS3TR,且对其陀螺仪和加速度计进行校正,以提高飞行器三轴姿态角和加速度的测量精度,为飞行器的平稳飞行奠定基础;同时对姿态传感器和磁力计所测得的数据进行数据融合,经过互补滤波算法进行处理,采用四元素法进行姿态解算,得出最终的欧拉角。在障碍物检测方面,通过对非接触式测距原理的研究,以及对目前国内外该类传感器进行比较,采用两个传感器的组合来呈现各自的优势。因此采纳ST公司最新研发的基于TOF原理的VL53L0X激光传感器,其具有较强抗干扰和精确测量性能,并能够减少对数据的运算和处理,在降低功耗的同时,进一步增强检测的实时性;结合视觉检测技术进行单目视觉测距,通过对摄像机定性标定,以及建立小孔成像模型,对目标物体进行测距,同时可以实现对图像的采集,为人眼识别提供便利。再通过对四旋翼飞行器进行硬件组装和软件编写、调试,使其在静态条件下基本能够完成测距精度。并经过对避障条件进行设定,可以使飞行器在检测到障碍物时,可作出相应的判断和避障决策,确保飞行器能够躲避危险物体。最后通过对研究过程中存在的问题进行分析和修改,可进一步提高检测的精度,从而提高避障的性能。