0501大学生创新创业(小型四旋翼群控系统)

中国民航大学“大学生创新创业训练计划”项目申报书学院：电信学院项目名称：微小型四旋翼群控系统研究项目类型：√创新训练项目□创业训练项目□创业实践项目负责人：邢华帅学号：111041129指导教师：张思远，王续乔中国民航大学教务处二〇一三年四月填写须知一、项目分类说明：1.创新训练项目是本科生个人或团队，在导师指导下，自主完成创新性实验方法的设计、设备和材料的准备、实验的实施、数据处理与分析、总结报告撰写等工作。2.创业训练项目是本科生团队，在校内导师指导下，团队中每个学生在项目实施过程中承担一个或多个具体的角色，通过编制商业计划书、开展可行性研究、模拟企业运行、进行一定程度的验证试验，撰写创业报告等工作。二、申报书请按顺序逐项填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。空缺项要填“无”。三、申请参加大学生创新创业训练计划项目团队的人数含负责人在内不得超过5人。人员一经确定必须保持稳定，如需更改必须报学校审批方有效。四、填写时可以改变字体大小等，但要确保表格的样式没有被改变；填写完后用A4纸张双面打印，不得随意涂改。五、申报过程有不明事宜，请与教务处教学质量管理科联系和咨询。项目名称微小型四旋翼群控系统研究项目起止时间2013年4月至2014年9月负责人学院专业年级学号姓名学分绩点联系电话电信学院通信工程大二111041129邢华帅3.9413512825156项目组成员电信学院通信工程大二111041126王亚峥3.7915022267537电信学院通信工程大二111041135张文宇3.4715022108267电信学院通信工程大二111041137钟福浩3.2213920909560电信学院通信工程大二111041216刘海亮3.5715022279233指导教师所在单位姓名学历职称职务联系电话E-mail电信学院张思远博士讲师无[e-mail]电信学院王续乔学士实验师无[e-mail]校外导师所在单位姓名学历职称职务联系电话E-mail一、项目简介（200字以内）（明确立项目标、研究内容、意义，解决问题）本课题以微小型四旋翼飞行器为平台，开发基于蓝牙的PC与四旋翼无线通信系统，改造飞行器控制系统的特性，构建基于PC机的无线飞行群体控制系统。为飞机防撞、近地警告等系统提供直观实践操作和实物演示。二、申请理由（包括自身/团队具备的知识、条件、特长、兴趣、前期准备等）1、团队自身条件：（1）我们团队具有较高的绩点，显示我们团队具有较强的学习能力。（2）我们团队已经学习了很大一部分专业课程，例如信号系统，电路分析等基础课程。并将在项目的实施期间学习到更为深入的专业课程。（3）我们团队可以熟练的应用C语言编程，基本了解matlab软件的使用。（4）我们团队大部分成员参加过科技立项等科技活动，具有较强的动手能力和一定的经验积累。（5）我们团队成员对该项目有强烈的兴趣，并且有信心将之完成好。综上所述，我们团队有信心有决心并且有能力将该项目完成好。2、前期准备：项目组针对本课题所涉及的技术内容进行了分析，查阅了一些参考文献，制定了初步的实施方案。三、项目方案（项目计划、技术路线、人员分工等）1、项目计划本项目拟进行18个月，从2013年4月开始至2014年9月结束。2、技术路线（1）PC机与飞行器的无线通信系统设计利用电脑实现对飞行器进行起飞、降落，悬停等简单控制。我们将在飞行器上安装一个基于蓝牙芯片的无线通信模块，用于主控制器与上位机的数据交换，通过电脑的蓝牙系统对飞行器进行控制，使之完成上述一系列简单的动作。小型四旋翼飞行器接收无线遥控模块的控制指令，主控制器解析指令后计算出要求的姿态和位置数据，然后运行飞行控制算法计算出四个旋翼的转速，由电机驱动模块控制驱动电机达到要求的转速即可实现要求的飞行动作。（2）飞行器控制系统改造在电脑端开发一套适合该飞行器的飞行控制系统，使其可以控制飞行器完成各种飞行姿态、飞行动作。为了实现四旋翼飞行器稳定可靠性飞行控制，将提出以ATMEL公司AVR微控制器为核心IC的MCU四旋翼飞行控制系统。该系统由以无刷直流电机为动力核心的动力驱动系统、以微控制器及陀螺仪为核心的核心控制系统、以2.4GHZ的无线遥控接收器为核心的无线遥控控制系统组成。采用脉冲宽度调制信号控制四旋翼控制四旋翼控制动力驱动模块。通过对四旋翼工作模式与控制参数的研究，得到相应的控制算法，然后编程实现、模拟相应的飞行姿态。使四旋翼飞行器能稳定悬停，转向和三维控制。（3）多机群控系统研究利用一台电脑对多飞行器同时进行控制，完成编队飞行。拟采用单片机8051来完成上位机与下位机的控制，通常PC机和单片机之间的通信是通过串行总线RS-232实现的。因此采用一种以MAX232为核心的通信接口电路。该接口电路适用于由一台PC机与多个8051单片机串行通信的设计，其原理和方法同样适用于PC机与其它单片机之间的串行数据通信（其原理框图见图）。图1中，起着重要作用的是RS-232通信接口电路。它是上位机和下位机之间信息传递的枢纽，一切数据传输必须由它完成。此外，每个单片机上都配有蓝牙无线通信模块，可以分别控制一架小型四旋翼飞行器。图1多机群控系统框图3、人员分工项目组五人分工协作，同步推进项目所涉及的三项主要研究内容。邢华帅负责系统联调与进度掌控。王亚峥，刘海亮负责飞行控制系统的改造与无线通信系统设计；张文宇，钟福浩负责多机群控系统的设计；摇杆PC机显示终端RS-232接口电路单片机#1单片机#2单片机#n无线通信（蓝牙）四旋翼#1四旋翼#2四旋翼#n四、项目特色与创新点1、项目特色该项目涵盖众多知识领域，包括无线通信、飞行控制，群体控制，能很好的培养动手能力，提高对知识的理解与掌握，同时还可以为更高层次的科研与培训提供真实的飞行模拟环境。2、创新点（1）面向微小型四旋翼飞行器的无线飞行控制的一种思路探索；（2）应用微小型四旋翼飞行器对飞机避撞、近地警告等进行模拟是一种全新的演示方式。五、项目进度安排（项目进度内容，完成时间）从2013年4月开始至2014年9月结束，该项目的进度大概分为四个时间段。这期间所需要的各种前期准备将在各个阶段开始后的半个月内完成。2013年4月-2013年9月研究电脑对飞行器的无线通信模块，利用电脑实现对飞行器进行起飞、降落，悬停等简单控制。2013年9月-2014年1月我们将在PC端开发一套适合该飞行器的飞行控制系统，使其可以控制单一飞行器完成各种飞行姿态、飞行动作。2014年1月-2014年6月扩展232接口电路，连接多个单片机，利用一台电脑对多飞行器同时进行控制，实现编队飞行。2014年6月-2014年9月对整套系统进行检验和调试，制作至少一套模拟群体飞行演示，并撰写结题报告。六、项目经费使用计划序号经费类别金额（元）经费明细1版面费1200出版学术论文1篇2专利费0无3资料费1400图书费：400上网费：200打印、复印费：400文具费：4004差旅费1500采购：800外出加工：7005材料费6300飞行器平台组件：4000无线收发模块：600电阻、电容、max232、电路板等电路元件：400支杆、幕网等保护器具：600摄像头：7006测试加工费600印制板制作费用（外协加工费用）7其它0其它研究费用合计11000其它说明：七、项目完成预期成果（论文级别、专利、设计、产品、服务；创新实践项目需说明公司规模、营业额等）1.□文献资料综述（1）份；2.□调查报告（）份；3.□研究论文（1）篇；4.□软件（1）个；5.□设计（）份；6.□硬件研制（）件；7.□获得专利（）份；8.□心得体会（）份；9.□其他（）件，名称：指导教师意见（要求由指导教师本人手写，并明确立项意义及可行性等）指导教师（签名）：年月日立项依托基地意见基地负责人（签名）：年月日学生所在学院意见分管领导（签名）：学院（盖章）年月日学校意见分管领导（签名）：教务处（盖章）年月日附件2：中国民航大学大学生创新创业训练计划申请汇总表学院（章）序号学院年级学号学生姓名学分绩点项目名称参与学生人数项目其他成员信息（姓名、学号）项目类型指导教师学历职称教师归属单位经费预算(元)主要成果形式项目所属一级学科项目简介是否推荐校级评审备注（备注：注明未通过学院初审的原因）（注：要求填写EXCEL文件，见留言）