引言
目录
引言 1
（一） 研究背景及意义 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
一、 无线信号测试 4
（一） 信号传输测试 4
（二） 树木对信号的吸收 5
（三） 小结 7
二、 硬件选择与系统设计 8
（一） 系统总框图 8
（二） 系统硬件选择与设计 9
2.1 MCU简介与设计 9
2.2 聚锂电源简介与设计 10
2.3 2.4G遥控器简介与设计 11
2.4 信息采集模块 12
2.5 信息显示模块 13
三、 飞行器信号检测与控制 14
（一） 飞行器控制信号检测 14
（二） 信息采集模块信号检测 17
（三） 信息显示模块信号检测 19
（四） 小结 20
五、软件系统设计 21
（一） 飞行路径设计 21
（二） 遥控器软件流程设计 29
（三） 飞行器软件流程设计 30
六、实物调试 35
七、总结与展望 38
参考文献 39
致谢 40
附录一 元件清单 41
附录二 程序 43
引言
研究背景及意义
近年来，物联网行业经过几年的准备期，已经开始呈现井喷势态。目前，物联网技术在各行各业中的应用越来越多，大到军事侦查，海洋开发，宇宙探索；小到家用电器，日常娱乐等领域，都越来越离不开物联网技术。而信息传输的效果直接决定物联网应用体验。目前，大多数场景下，信息传输的效率、准确率已经可以得到保证。但是，现有信息传输的技术，仍存在一定局限性。并不是所有场景中，信息都能有效地进行传输，现有通信技术也存在一些盲区。部分恶劣环境中，信息的传输仍有一定的困难。因此，对突发事件现场、恶劣环境等信息数据采集、有效传输的需求也逐渐提高。考虑到特殊场景中，信号传输无法有效进行，需要打破传统思维模式，寻找新的信息传输方式。四轴飞行器 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ￥351916072$ 
是一种微型飞行器，也是一种智能机器人。在2012年就认定了飞行器技术已不再是保密科研成果，四轴飞行器可以根据指令，实现空中悬停和自由移动，具有机械性能稳定，控制力强等诸多优点，可以协助人们完成一些较难完成的工作。考虑飞行器的自由灵活性，在此基础上增加特定模块，可以在恶劣环境下实现有效的信息传输。
本项目提出的是一种基于四轴飞行器的信息传输机器人，利用飞行器的自由灵活性，弥补现有通信技术的不足，在现有通信技术无法完成通信要求时，进行有效的信息传输。该项目的实施对于解决特殊场景下的通信需求有着重要的意义。同时，该研究中的闭环算法研究，为后续进一步深入研究无人飞行器闭环控制算法提供了参考。
国内外发展现状
目前，主流的信息传输技术，主要包括有线传输和无线传输两大类。有线传输具有不易受电磁信号干扰、传输速度快，稳定性高等优点，但是，受到布线的限制，在很多环境下无法使用，局限性较大。相对于有线传输，无线通信可以省去布线的繁杂限制，但是无线通信在传输时，易受到干扰，众多障碍物都可能阻碍无线的传输。国内外的市面上常见的无线通信主要基于2.4GHz、433MHz和红外通信技术等。基于2.4GHz免执照频段的通信技术，应用较多，市面上大部分WIFI、蓝牙、Zigbee等成熟通信技术均基于2.4GHz进行开发，开发较为简单，但是，该频段由于信号频率高，传输过程中，衰减较快、传输距离近；且由于应用较多，存在严重的同频干扰，因此不适合用于对系统可靠性要求很高的应用场合。红外通信技术则存在绕射能力差、易被障碍物阻挡等问题，在有遮挡物的环境中，使用效果较差。基于频率较低的SubGHz以下的频段开发组网技术，由于频率较低，波长较长，通信距离远，绕射能力强，适合用于复杂的工业环境。相较于其他通信技术，基于该频段的方案传输速度较低，无法实现大数据量的信息传输。另外，经过测试，密集的树木、灌木丛等对无线信号会产生严重的吸收，丢包率甚至达到100%。以森林火灾信息采集这一实际应用为例，森林面积大，无法实现有线信息采集；同时，由于树木密集，对无线信号会产生严重的吸收。此时，信息如何有效传输将面临严峻的考验。研究现有信号传输方式效果不好的应用场景下，如何实现信息的有效传输，具有实用价值。
本文主要研究内容
本课题主要研究如何利用四轴飞行器帮助信息的有效传递，以探测森林上方温湿度进行森林火灾预警为例，在设计制作传统四轴飞行器硬件的基础上，增加用于信息采集和显示的模块。在测试树木、灌木丛密集区域信号强度、核心模块工作信号等的基础上，设计闭环算法对四轴飞行器进行控制，使四轴飞行器可以在规划的路径上携带信息进行飞行，且在飞行过程中，有效避免无线传输信息存在的同频干扰、吸收等局限性。具体研究内容包括以下几方面：
1、系统研究树木、灌木丛等材料对无线信号的吸收
在实际场景中，搭建测试环境，模拟森林、强屏蔽等环境下的无线信号分布，分析飞行器飞行高度、飞行路径等与信号传输的成功率的关系，为后续设计规划飞行器闭环飞行路径做准备。
2、搭建信息传输四轴飞行器硬件系统
基于STC单片机、电机、旋翼、信息采集模块、信息显示模块，搭建可以用于信息传输的四轴飞行器硬件系统，完成电路制作。

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