# 四轴无人机的系统设计

**Repository Path**: bright_liang_liang/system_design_of_four_axis_uav

## Basic Information

- **Project Name**: 四轴无人机的系统设计
- **Description**: 从硬件到软件的四轴无人机的设计
- **Primary Language**: Python
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 7
- **Forks**: 1
- **Created**: 2020-07-03
- **Last Updated**: 2025-09-12

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 四轴飞行器的设计(总设计文档)

[toc]

## 一：基础硬件结构设计

### 1. 建立模型，设计确定基本参数

- [ ] 根据需求确定升力

- [ ] 根据升力选择电机型号

  |          影响           |                             说明                             |
  | :---------------------: | :----------------------------------------------------------: |
  |     转速&扇叶的选择     | 是否需要减速机构【转速和扭矩是有关的、在有风天气&起飞降落&反转运动，扇叶的风压会影响扭矩】 |
  |     电机的额定电压      |      电源pcb模块儿的设计（可用算法对电压进行细微控制）       |
  |   电机的功率&电池型号   |                     设计飞行器的滞空时间                     |
  | 电机的外形尺寸&框架设计 | 确定框架设计的固定方式、悬臂长度（不同长度的悬臂对飞行器的姿态调整的响应时间和扭矩的影响）、 |

- [ ] 扇叶的型号（强度、转速升力、扭矩）

- [ ] 叶片相较于机身位置确定

- [ ] 悬臂长度的确定（重力&升力&质量从而决定了调整姿态的响应速度）

- [ ] pcb控制板、天线、传感器的位置和固定

- [ ] 降落支架的结构设计

### 2. 电机选型

### 3.电源选型

### 4.框架的设计

- 电机、pcb板、天线、传感器部件的位置及其固定
- 降落支架的设计
- 减重优化设计

## 二：基础算法实现

### 1. 起降算法

### 2.稳定算法

- 天气稳定算法
- 碰撞稳定算法
- 未知原因算法
  - 生物抓取
  - 绳网缠绕

### 3.避障算法

- 静止障碍物
- 同向相对移动障碍物（多无人机配合）
- 有规律运动物体的避障（穿过转动的风力发电机）

## 三：优化算法实现

### 1.与人造物体的交互算法

- 电梯
- 电脑
- 物品抓放

### 2.控制电压从而保持特殊装态下的扭矩

### 3.高速运动的镜头追踪算法

## 四：交互软件

- [ ] 操控平台选择
- [ ] 操控数据可视化
- [ ] 界面显示元素确定
- [ ] 控制元素确定

## 五：拓展功能实现（方案搭配）

### 1.特种环境拓展功能

- 自然灾害
  - 地震
    - 环境特点：中继能源少、传统通信基站不可靠
    - 无人机功能：长距离通讯、生物搜救、其他通讯中继、道路探索指引
  - 台风（特点：天气环境恶劣）
    - 环境特点：风大不好控制、雨大容易设备进水、传感器不灵敏
    - 无人机功能：超强的稳定性、气流环境感知判断（根据传感器或地形）、防水、防雷暴干扰、电力损坏设施排查、车内被困人员定位搜索
  - 海啸（同地震类似，兼顾防水）
  - 山体滑坡泥石流
    - 环境特点：环境一般为暴雨天&晴天
    - 无人机功能：超强的稳定性、气流环境感知判断（根据传感器或地形）、防水、防雷暴干扰、对未发生事故的其他路段进行识别预警、对已发生的路段进行标记报备
  - 核电站事故
    - 环境特点：强辐射干扰
    - 无人机功能：三套飞控系统相互纠错、多备用传感器、线路保护、信号传输保证、离线基础探索原路返回
- 空间复杂场所
  - 建筑物洞窟的探索（人质救援、特种环境探索）
    - 环境特点：环境复杂、空间狭小、建筑物信号遮挡、效率
    - 无人机功能：超精度环境感知传感器、飞行器体积控制、多飞行器配合、多飞行器信号中继、碰撞保护结构、与电梯之类的人造事物交互
- 非规律的空间（人员密集场所【特种作战】）
  - 特种作战
    - 环境特点：环境复杂、空间狭小、建筑物信号遮挡、效率、隐蔽性
    - 无人机功能：超精度环境感知传感器、飞行器体积控制、多飞行器配合、多飞行器信号中继、碰撞保护结构、人脸识别建立数据库比对（犯罪分子抓捕）、证据录制、解救人质隐蔽小巧无人机

### 2.视频、摄影

- 特殊角度摄影（高空稳定性，屏幕清晰度）
- 特殊运镜视频（高速运动、预定轨迹复飞、运动清晰拍摄、镜头追踪）

### 3.功能归纳

- [ ] 动态/静态，物体识别
- [ ] 城市道路识别建模
- [ ] 野外道路识别建模并规划线路
- [ ] 动态物体追踪
- [ ] 根据传感器进行环境建模
- [ ] 卫星通讯
- [ ] 多无人机长距离相互中继通讯
- [ ] 红外生物识别
- [ ] 无人机稳定性结构算法优化
- [ ] 根据城市高楼分布和传感器数据，预知风力风向。提高稳定性
- [ ] 电子部件防水处理
- [ ] 防雷暴干扰
- [ ] 对电力损坏设备识别标记（特定位置物体完整度识别）
- [ ] 对正常道路巡逻（交通事故/是否因自然灾害道路中断/已更改道路危险系数预警）
- [ ] 在强辐射干扰环境的稳定运行，三套飞控纠错。
- [ ] 备用传感器灵活切换
- [ ] 离线基础任务探索与原路返回
- [ ] 无人机起飞平台研发（基站/车载/便携背包）
- [ ] 自动巡逻路线中断，返回部分原路并切换手动模式
- [ ] 路径重新规划功能
- [ ] 适合建筑物内的环境感知无人机
- [ ] 适合洞窟探索的环境感知无人机
- [ ] 物体交互（物品/电梯）
- [ ] 犯罪分子人脸识别辅助抓捕
- [ ] 城市街道环境下的移动人体跟踪
- [ ] 轨迹立体规划复飞
- [ ] 运动云台稳定追踪