摘 要多旋翼飞行器目前在航拍、军事、快递等各大行业快速发展中，其凭借简单的构造和优良的体验，多旋翼飞行器已经得到广大玩家的喜爱。本课题是紧紧绕着六旋翼飞行器硬件构造和软件的算法展开，详细讲述六旋翼飞行器在绘制主控、电源和无线传输等的模块原理图的一些注意方面，还有在软件方面主要的程序数据接收解析、姿态解析以及PID算法等。六旋翼飞行器则是读取传感器 MPU6050 的陀螺仪和加速度计 的数值，进行姿态剖析并用四元数和欧拉角形式呈现飞行器的实时状态，然后再通过串级PID的算法来完成对六个电机的转速的控制，通过这个达到保持平稳的目的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1无人飞行器的概况 1
1.1.1应用和研究背景 1
1.1.2六旋翼飞行器的整体结构 2
1.2研究内容及章节安排 3
第二章 六旋翼飞行器的原理及结构设计 4
2.1六旋翼的工作原理 4
2.2六旋翼的基本组成 4
2.2.1电机 4
2.2.2电调 4
2.2.3正反浆 5
2.2.4电池 5
2.2.5机架 5
2.2.6遥控器 5
2.2.7飞控 5
第三章 六旋翼飞行器的硬件设计 6
3.1芯片选型 6
3.1.1主控芯片 6
3.1.2传感器芯片 6
3.1.3通信模块 6
3.2各硬件电路设计 6
3.2.1主控模块 6
3.2.2电源模块 10
3.2.3陀螺仪模块 11
3.2.4通信模块 13
3.2.5电机模块 13
3.2.6LED 模块 15
3.2.7下载模块 15
3.2.8串口模块 16
3.2.9USB 模块 16
3.3原理图与PCB图 17
第四章 六旋翼飞行器的软件设计 18
4.1系统初始化 18
4.1.1滴答定时器 18
4.1.2I2C 与MPU6050初始化 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ￥351916072$ 
18
4.1.3SPI 与无线模块的初始化 19
4.1.4定时器初始化 20
4.1.5pid 参数初始化 21
4.1.6电压测试初始化 21
4.1.7LED 模块初始化 22
4.1.8USB 初始化 22
4.2 6ms 任务 22
4.2.1姿态解算的意义 23
4.2.2加速度计对陀螺仪的补偿 23
4.2.3四元数与欧拉角转化关系 24
4.3 2ms 任务 24
4.3.1数据交换任务 25
4.3.2传感器数据处理任务; 25
4.3.3遥控数据处理任务 26
4.3.4电机 pid 控制函数 26
4.3.5串级 PID调试过程 27
第五章 总结与期望 28
5.1总结 28
5.2期望 28
致谢 29
参考文献 30
第一章 绪论
1.1无人飞行器的概况
1.1.1应用和研究背景
近几年，包含着多功能、多发展性能的多旋翼无人飞行器得到了越来越多人的青睐，而无人飞行器也被人们称做为空中无人机器人，用机器人这个词是因为其功能强大，应用领域也甚是广泛。按照用途，多旋翼飞行器大体分为军用和民用两种，其中其在军用领域得到了巨大体现，然而在民用方面却没有太多的发挥，不过相信在不就的将来，越来越多的飞行器将会被用于人们生活的各个方面。
多旋翼无人飞行器有一个最为突出的优点，那就是其可以在机器杂乱和危险的环境中工作。其中，以四旋翼为基础，从而升级成的六旋翼飞行器更是具有升力大、升级空间广、成本较低、有较强的柔韧性、飞行及其灵活以及操作稍简单的众多优势。
六旋翼飞行器，又被称作为六轴飞行器和六旋翼直升机，其简称是六轴或六旋翼。六旋翼与固定翼飞行器有些不太一样，它是凭借电机带动螺旋桨的转动从而使产生的推力让飞行器上升。飞行器中六个螺旋桨的大小相同，分布对称，最简单的六旋翼飞行器则只需要通过不同的螺旋桨之间相对应的转速就可实现各种动作。
在目前，六旋翼无人飞行器在农业喷洒、农业种植播种、电路的检查、婚礼上的现场摄影以及电影取材等等的众多领域。另外，六旋翼无人飞行器能够装载红外线摄影机进行现场拍摄、可见光的变焦摄像机、或者是可放置雷达、可传通信息的天线等各种机器，将能够作业监控设施、一些应急机器的修理或是交通方面的管理等任务。
20 世纪 90 年代之后，伴随着微机电系统的快速发展，质量极小的惯性导航系统被成功研发，为多旋翼飞行器的控制单元的实现打下了坚实的基础。然而传感器极易受到外部环境的干扰，未经过处理的传感器数据没有使用价值。基于这个状况，关于去噪声的计算机算法 被大量开发出来。而这些去噪算法以及高精度传感器又需要搭配高速 CPU，因而又促进了单片机的发展。不仅如此，大量的精力还被放在了飞行器的非线性系统结构和数学模型。
对此，六旋翼无人飞行器一定会是当前社会今后发展的必然趋势，人们对六旋翼飞行器的研创也一定会是科学界的一股潮流。最终，六旋翼无人飞行器一定会使人类的日常生活变得更加便捷，这也是必然的存在，因此六旋翼无人飞行器的出现以及发展具有着非常重大的意义。
在2012年的时候，共有两万四千多架多旋翼无人飞行器于日本注册，如此之多的无人飞行器被注册原因是，日本发达的农药喷洒领域，日本将多旋翼无人飞行器大规模使用于农业方面。
另外，2011年美国快速发展，其一方面就是由于多旋翼无人飞行器的推动，美国对多旋翼无人飞行器的研究及发展都有很高的造诣。另一方面，相对于美国，欧洲对其的研究预算并没有那么快，反而是略显缓慢。
当前，很多公司已经生产出百款无人飞行器，其中以四旋翼和六旋翼比较多见。而且，还加入了主动防御技术。另外，一些小公司不断创研出新型的技术，加入其中，让多旋翼无人飞行器的类型多彩多样。使得六旋翼无人飞行器加入的摄像机、录像机执法、新闻检查等越来越常见。

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