数学模型是深入研究无人机系统的基础，它至少可以在两方面为我们提供帮助：①数学模型能够将整个系统以精确量化的方式呈现在我们面前；②数学系统能够揭示出无人机系统中“肉眼”看不到的内在性质。举例来说，多旋翼无人机定距桨旋转产生升力是实际系统的真实运动表现。这些任务的要求在本质上需要设计人员能够对无人机系统各部分及内部关系等进行量化描述，并根据明确的指标求出精确设计参数值。......
2023-07-05
多旋翼自主飞行器：自由翱翔的科技拓展
【摘要】：飞行器携带小铁板M1从示高线h1、h2间飞向B区，并在空中将小铁板M1投放到B区中心；飞行器从示高线h1、h2间飞回A区，在A区中心降落并停机。
一、任务
设计并制作一架带航拍功能的多旋翼自主飞行器。飞行区域俯视图和立体图分别如图C-1和图C-2所示。
图C-1飞行区域俯视图(图中长度单位：cm)
图C-1飞行区域俯视图(图中长度单位：cm)
图C-2飞行区域立体示意图(图中长度单位：cm)
二、要求
1.基本要求
(1)多旋翼自主飞行器(下简称飞行器)摆放在图C-1所示的A区，开启航拍，一键式启动，飞行器起飞；飞向B区，在B区中心降落并停机；航拍数据记录于飞行器自带的存储卡中，飞行结束后可通过PC回放。飞行高度不低于30 cm；飞行时间不大于30 s。
(2)飞行器摆放在图C-1所示的A区，一键式启动，飞行器起飞；沿矩形CDEF逆时针飞行一圈，在A区中心降落并停机；飞行高度不低于30 cm；飞行时间不大于45 s。
(3)制作一个简易电子示高装置，产生示高线h1、h2(如激光等)，h1、h2位于同一垂直平面，飞行器触碰h1、h2线时该装置可产生声光报警。示高线h1、h2的高度在测试现场可以调整。调整范围为30～120 cm。
2.发挥部分
(1)飞行器摆放在A区，飞行器下面摆放一小铁板M1，一键式启动，飞行器拾取小铁板M1并起飞。飞行器携带小铁板M1从示高线h1、h2间飞向B区，并在空中将小铁板M1投放到B区中心；飞行器从示高线h1、h2间飞回A区，在A区中心降落并停机。飞行时间不大于30 s。小铁板M1形状不限，重量20 g、100 g、200 g三挡自选，重量重得分高。h1、h2高度差小得分高。
(2)飞行器摆放在A区，小铁板M2摆放在B区任意位置；一键式启动，飞行器飞到B区寻找并拾取小铁板M2，携带小铁板M2飞回A区，在A区中心降落并停机。飞行高度不低于30 cm；飞行时间不大于30 s。小铁板M2为边长5 cm的正方形，重量不限。
(3)其他。
三、评分标准
图C-2飞行区域立体示意图(图中长度单位：cm)
二、要求
1.基本要求
(1)多旋翼自主飞行器(下简称飞行器)摆放在图C-1所示的A区，开启航拍，一键式启动，飞行器起飞；飞向B区，在B区中心降落并停机；航拍数据记录于飞行器自带的存储卡中，飞行结束后可通过PC回放。飞行高度不低于30 cm；飞行时间不大于30 s。
(2)飞行器摆放在图C-1所示的A区，一键式启动，飞行器起飞；沿矩形CDEF逆时针飞行一圈，在A区中心降落并停机；飞行高度不低于30 cm；飞行时间不大于45 s。
(3)制作一个简易电子示高装置，产生示高线h1、h2(如激光等)，h1、h2位于同一垂直平面，飞行器触碰h1、h2线时该装置可产生声光报警。示高线h1、h2的高度在测试现场可以调整。调整范围为30～120 cm。
2.发挥部分
(1)飞行器摆放在A区，飞行器下面摆放一小铁板M1，一键式启动，飞行器拾取小铁板M1并起飞。飞行器携带小铁板M1从示高线h1、h2间飞向B区，并在空中将小铁板M1投放到B区中心；飞行器从示高线h1、h2间飞回A区，在A区中心降落并停机。飞行时间不大于30 s。小铁板M1形状不限，重量20 g、100 g、200 g三挡自选，重量重得分高。h1、h2高度差小得分高。
(2)飞行器摆放在A区，小铁板M2摆放在B区任意位置；一键式启动，飞行器飞到B区寻找并拾取小铁板M2，携带小铁板M2飞回A区，在A区中心降落并停机。飞行高度不低于30 cm；飞行时间不大于30 s。小铁板M2为边长5 cm的正方形，重量不限。
(3)其他。
三、评分标准
续表
续表
四、说明
(1)飞行器桨叶旋转速度高，有危险!请务必注意自己及他人的人身安全。
(2)飞行器的飞行控制板可自行选择，数据处理及导航板必须使用组委会统一下发的2015全国大学生电子设计竞赛RL78/G13开发套件中RL78/G13MCU板(芯片型号R5F100LEA)。
(3)飞行器可自制或外购，带防撞圈，外形尺寸(含防撞圈)限定为：长度≤50 cm，宽度≤50 cm。飞行器机身必须标注参赛队号。
(4)多旋翼指旋翼数量不少于两个。
(5)飞行区域地面为白色；A区、B区形状大小相同，由直径20 cm黑色实心圆和直径75 cm的同心圆组成，同心圆虚线线宽小于0.1 cm；引导线宽度5 cm，可用黑色胶带；场地四周设30 cm等高线；飞行区域不得额外设置任何标识、引导线或其他装置。
(6)简易电子示高装置不得与飞行器间有任何形式的通信。
(7)每项允许测试两次，每次测试全程不得更换电池。两次测试之间允许更换电池，更换电池时间不超过2 min。
(8)飞行器不得遥控，飞行过程中不得人为干预。
(9)飞行器降落和小铁板M1投放于A区和B区以外，酌情扣分。
(10)飞行器飞行期间，触及地面后自行恢复飞行的，酌情扣分；触地后5 s内不能自行恢复飞行视为失败，失败前完成的动作仍计分。
(11)飞行器起飞，距地面高度30 cm以上视为飞离地面。
(12)参赛队自备发挥部分所需小铁板M1、M2，小铁板M1重量不得低于规定重量的95%，M2上不得附加任何其他装置，颜色不限。
(13)一键式启动是指飞行器摆放在A区后，只允许按位于飞行器上的一个键启动。如有飞行模式设置应在飞行器摆放在A区前完成，不得使用可编程设备进行设置。
(14)为保证安全，可沿飞行区域四周架设安全网(长500 cm，宽400 cm，高200 cm)，顶部无需架设。若安全网采用排球网、羽毛球网时可由顶向下悬挂不必触地，不得影响视线。安装示意图如图C-3所示。
四、说明
(1)飞行器桨叶旋转速度高，有危险!请务必注意自己及他人的人身安全。
(2)飞行器的飞行控制板可自行选择，数据处理及导航板必须使用组委会统一下发的2015全国大学生电子设计竞赛RL78/G13开发套件中RL78/G13MCU板(芯片型号R5F100LEA)。
(3)飞行器可自制或外购，带防撞圈，外形尺寸(含防撞圈)限定为：长度≤50 cm，宽度≤50 cm。飞行器机身必须标注参赛队号。
(4)多旋翼指旋翼数量不少于两个。
(5)飞行区域地面为白色；A区、B区形状大小相同，由直径20 cm黑色实心圆和直径75 cm的同心圆组成，同心圆虚线线宽小于0.1 cm；引导线宽度5 cm，可用黑色胶带；场地四周设30 cm等高线；飞行区域不得额外设置任何标识、引导线或其他装置。
(6)简易电子示高装置不得与飞行器间有任何形式的通信。
(7)每项允许测试两次，每次测试全程不得更换电池。两次测试之间允许更换电池，更换电池时间不超过2 min。
(8)飞行器不得遥控，飞行过程中不得人为干预。
(9)飞行器降落和小铁板M1投放于A区和B区以外，酌情扣分。
(10)飞行器飞行期间，触及地面后自行恢复飞行的，酌情扣分；触地后5 s内不能自行恢复飞行视为失败，失败前完成的动作仍计分。
(11)飞行器起飞，距地面高度30 cm以上视为飞离地面。
(12)参赛队自备发挥部分所需小铁板M1、M2，小铁板M1重量不得低于规定重量的95%，M2上不得附加任何其他装置，颜色不限。
(13)一键式启动是指飞行器摆放在A区后，只允许按位于飞行器上的一个键启动。如有飞行模式设置应在飞行器摆放在A区前完成，不得使用可编程设备进行设置。
(14)为保证安全，可沿飞行区域四周架设安全网(长500 cm，宽400 cm，高200 cm)，顶部无需架设。若安全网采用排球网、羽毛球网时可由顶向下悬挂不必触地，不得影响视线。安装示意图如图C-3所示。
图C-3 飞行区域安全网示意图
图C-3 飞行区域安全网示意图
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