研究目标：

飞控能对各传感器数据做到读取、回传；使得无人机能在电脑的远程操控完成正常的飞行动作；使得无人机能在弱风条件下达到较为稳定的悬停；能留下如位置、图像等的记录；做出一个稳定的地面无人机测试平台，以便在地面进行安全的测试；实现电脑端图形上位机的开发。完成托管在GitHub上的代码的稳定版的更新。

前期工作以及研究条件：

在前期我已经完成了对单独电机的控制、通讯模块算法优化、IMU惯性制导模块数据读取及配合电机调速、初代PID算法、初代上位机等工作，并且对各传感器的规范协议进行了学习。上述工作可在GitHub中查看，需要注意的是除了主branch之外，还有三个brach，上述的工作都包含在其中。

可行性分析：

在使用电调控制马达转速的时候，由于马达转速并不是和PWM占空比成比例的，所以这可能给PID调参会带来困难。但是由于PID的特性，我们并不需要知道马达提供的力矩滚转力矩确切是多少，便能通过经典的齐格勒－尼科尔斯方法使得无人机达到稳定。并且由于外界环境的不确定性，无人机能否保持稳定悬停也是个问题。为此，我们加上了多种传感器，通过IMU传感器、光流传感器、GNSS定位，飞控能解算当前的位移情况，并结合我们的PID算法对于外界的干扰进行修正。

初步方案：

本项目计划将通过电脑作为遥控信号发送端，通过Arduino作为USB-TTL转换器，将遥控信息信息通过SX1268-lora无线模块发送到处于无人机上的lora模块上。Arduino通过虚拟串口，与GNSS定位模块、光流，激光测距传感器、MU惯性制导传感器进行连接，并进行数据的读取。并且，无人机的下方会下挂一个ESP32-CAM模块，Arduino将读取到的各传感器数据发送给EPS32-CAM，ESP32-CAM会将读取到的信息同时发送到电脑端并且储存到TF卡内，以在飞行结束后结合飞行状态进行算法的优化。并且EPS32-CAM还可以作为飞行中的实时图传。

研究计划：

我将在这个暑假完成初代飞控的实装；地面测试平台的搭建；具有遥控功能的图形上位机；完成ESP32-CAM模块的图传测试；完成飞机的PID地面测试。上述目标完成后，我会对无人机进行户外测试，优化飞控算法

研究成果展现：

项目最后的成品将会为一架无人机、一个通用的无人机地面测试台以及电脑端图形的上位机。项目的成果将呈现在科创论坛、GitHub以及或许b站上。将在项目结束后，我会上传含有图片、视频等的结题报告。此项目将毫无保留的公开，托管在GitHub上的程序也供大家查阅。

补充说明：

关于第一次审核中，提到了“lora的低传输速率和低实时性”，我在项目初期已经进行了研究。首先需要阐明的是，lora模块仅作为远程控制信号传输用，图像传输以及飞行数据传输我将使用EPS32-CAM中的WIFI模块进行传播，大大降低了lora的压力，并且保证了遥控信号的传输距离。根据产品规格书我所选用的“E22-400T22D”无线空中速率最高可达62.5kbps。在实测中，我选用了我优化过的PWM信号读取算法，计算从发送端接收到电脑端信息，到接收模块完成解码并输出信息的延迟。在约10次不同距离的实验中，平均延迟均约为80毫秒。因此，选择lora作为远程控制信号传输模块是完全没有问题的。

关于第二次审核中，提到的“通讯模块算法优化”在我的文章《优化arduino的.readString函数，以减少PWM信号延迟》中有具体的阐述。关于IMU模块的问题，这是由于初期测试时烧掉了一个，现已更改为一个。关于需要两块电池的问题，经过计算，单电机的持续电流可达到19A，因为四轴无人机的使用场景，在有风的情况下，大部分电机是有可能达到持续的满载的，而常用的接口从XT60到XT150最大持续电流为40A和60A。为安全考虑，使用两块电池进行供电。螺旋桨是在填报预算时忘记加上单位“对”，现已加上。

关于上述的内容，我对其的真实性保证，上述绝大部分工作均可在GitHub上得到查证，并且我已经对于预算进行了必要的节省。该项目的前期工作并不是嘴上工作（代码详见“前期工作以及研究条件”部分），并且为了节省预算，我在初期特意只选购了Arduino nano、IMU-901、舵机（因为其也是通过PWM控制，且能直观反应PWM信号的大小、价格便宜）各一个，lora模块一对，并以此进行了大部分代码的开发。在确保了项目的可行性后，由于项目预算超出了我能承受的范围，我才向科创论坛提出了资金上的支持的请求。我保证科创提供的资金都会落到实处，在后续我会专门对资金的落实情况出一份报告，并且我会在有进展后更新GitHub上的程序。