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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(10)申请公布号CN104808676A
(43)申请公布日2015.07.29
(21)申请号CN201510102660.5
(22)申请日2015.03.09
(71)申请人上海交通大学
地址200240上海市闵行区东川路800号
(72)发明人谷国迎董伟朱向阳丁汉
(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司
代理人郭国中
(51)Int.CI
权利要求说明书说明书幅图
(54)发明名称
基于外部视觉的四旋翼无人飞行器
全自主飞行控制系统
(57)摘要
本发明公开了一种基于外部视觉的
四旋翼无人飞行器全自主飞行控制系统，
该系统由四旋翼飞行器硬件平台，自主飞
行控制系统，以及飞行数据处理系统构
成，四旋翼飞行器硬件平台包括装备有
XBee无线通信模块以入嵌入式ARM微控
制器的微小型四旋翼飞行器、外部VICON
视觉定位系统以及地面站PC机，地面站
PC机运行主要的控制算法，并将控制指令
发送给四旋翼飞行器，以进行实时控制。
本发明能够实现四旋翼无人飞行器准确、
快速的进行室内环境下的自主飞行。系统
各模块独立去藕合，方便日后独立的对各
模块进行进一步的单独开发。
法律状态
法律状态公告日法律状态信息法律状态
权利要求说明书
1.一种基于外部视觉的四旋翼无人飞行器全自主飞行控制系统，其特征在于，所
述控制系统由四旋翼飞行器硬件平台，自主飞行控制系统，以及飞行
数据处理系统构成，四旋翼飞行器硬件平台包括装备有XBee
无线通信模块以入嵌入式ARM微控制器的四旋翼飞行器、外部
VICON视觉定位系统以及地面站PC机；地面站PC机与四旋翼飞行器之
间通过无线串口XBee相连并进行通信；地面站PC机用于实现主要的任务
规划、轨迹生成与控制算法，并通过无线串口向飞行器发送控
制指令；外部VICON视觉定位系统用于进行位置定位，提供位置反
馈；自主飞行控制系统包括机载姿态控制器，地面站位置控制器以
及轨迹规划器。机载姿态控制器采用闭环控制策略，且以1000Hz频率进行控制，
在姿态稳定可控基础上，地面站位置控制器以姿态为虚拟输入量对位
置进行控制，其控制指令通过XBee无线通讯模块发给机载姿态控
制器，轨迹规划器用于生成合理的参考轨迹曲线；飞行数据后处理
系统由飞行数据本地储存模块，关键数据报表生成模块，以及飞行
过程可视化回放模块构成，飞行数据采用python中的MySQL工具包采其存入本
地MySQL数据库中。
2.根据权利要求1所述的基于外部视觉的四旋翼无人飞行器全自主飞行控制系统，
其特征在于，所述的姿态控制器设置在四旋翼飞行器上，所述的轨迹
规划器在远端以独立模块设计。
3.根据权利要求1所述的基于外部视觉的四旋翼无人飞行器全自主飞行控制系统，
其特征在于，所述的轨迹规划器生成的轨迹以参考输入
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