[0005] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种基于太阳能续航的四旋翼飞行器。
[0006] 一种太阳能续航的四旋翼飞行器，包括主控制驱动模块、超声波定高模块、太阳能充电模块和电源控制驱动模块；
[0007] 所述的主控制驱动模块包括串口通信电路、MCU控制电路和MPU6050检测模块；所述的超声波定高模块用于测量飞行器的飞行高度，并将高度数据信息传送给主控制驱动模块；所述的位置监控模块包括摄像头模块和位置标定单元，摄像头模块将采集数据传送给主控制驱动模块；位置标定单元将采集数据传送给主控制驱动模块；太阳能充电模块包括太阳能板和充电模块，实时为电池充电；电源控制驱动模块包括电量监测电路和电池切换电路，实时为主控制驱动模块提供稳定的电压和电流；
[0008] 所述的主控制驱动模块中MCU控制电路接收来自MPU6050检测的角速度和角加速度信息，再通过串级PID算法运算出四个无刷电机所需要的不同的PWM波调节无刷电机的不同转速，使得四轴飞行器能够稳定的悬停在空中；
[0009] 所述的超声波定高模块测量或设定不同的高度，同时将高度数据传输给主控制模块，通过超声波PID的姿态解算，使得四路电机控制输出不同的PWM波，这样四轴飞行器就可以稳定的飞行在我们想要的高度了；
[0010] 所述的摄像头模块是自动识别地面的景物，然后经过解算把结果数据传输给主控制模块，然后主控制模块通过这些数据做出不同的动作；
[0011] 所述的太阳能充电模块是在四轴的上表面铺设一层砷化镓太阳能电池板，在白天太阳能板可以接收太阳能，转化为电能再通过充电电路给四轴电池充电，延长电池的使用时间；
[0012] 所述的MCU控制电路，包括第一芯片MCU，第一芯片MCU的型号为STM32F103VCT6；
[0013] 所述的第一芯片MCU的第二十三引脚、二十四引脚、二十五引脚和二十六引脚与四路电机连接，第一芯片MCU的第九十二引脚与MPU6050模块的第四引脚连接，第一芯片MCU的第九十三引脚与MPU6050模块的第三引脚连接，第八十六引脚和八十七引脚与超声波模块的第二和第三引脚相连接，第五十五引脚和五十六引脚与摄像头模块的RXD和TXD引脚相连接；第一芯片MCU的第十四引脚与第三电容C3的一端、第一开关S1的一端、第十一电阻R1-1的一端连接，第十一电阻R1-1的另一端接VCC3.3，第三电容C3的另一端与第一开关S1的另一端接地，第一芯片MCU的第八引脚与第一晶振的Y1的一端、第二电容C2的一端连接，第九引脚与第一晶振Y1的另一端、第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端接地，第七十六引脚与串口下载SWD的3脚连接，第七十二引脚与串口下载SWD的2脚连接，串口下载SWD的4脚接地，串口下载的SWD的1脚加VCC3.3；第一芯片MCU的第九十四引脚与第八电阻R8的一端连接，第八电阻R8的另一端接地，第一芯片MCU的第三十八引脚与第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端接地；第一芯片MCU的第八十一引脚与OLED模块的第一引脚连接，第一芯片MCU的第八十二引脚与OLED模块的第二引脚连接，第一芯片MCU的第八十三引脚与OLED模块的第三引脚连接，第一芯片MCU的第八十四引脚与OLED模块的第四引脚连接，OLED模块的第五引脚接VCC3.3，OLED模块的第六引脚接地，MPU6050模块的第一引脚、第二引脚与VCC3.3连接，MPU6050模块的第七引脚和第八引脚接地，第一芯片MCU的第五十六引脚与超声波模块的第五引脚和第六引脚连接，第一芯片的MCU的第五十五引脚与超声波模块的第三引脚和第四引脚连接，超声波模块的第一引脚和第二引脚接VCC5S，超声波模块的第七引脚和第八引脚接地，第一芯片MCU的第六十九引脚与摄像头模块的第七引脚连接，第一芯片MCU的第六十八引脚与摄像头模块的第八引脚连接，摄像头模块的第二引脚接地，摄像头模块的第三引脚接VCC5V，摄像头模块的第四引脚接VCC，摄像头模块的第一引脚、第五引脚、第六引脚、第九引脚，第十引脚架空，第一芯片MCU的第六引脚、第十一引脚、第二十一引脚、第二十二引脚、第二十八引脚、第五十引脚、第七十五引脚和第一百引脚接3.3V电压；MCU的第十引脚、第十九引脚、第二十引脚、第二十七引脚、第四十九引脚、第七十四引脚和第九十九引脚均接地；
[0014] 所述的太阳能充电模块，包括第一充电芯片U1，第二芯片U2；第一充电芯片的型号为BQ24032，第二芯片U2的型号为LM108X；
[0015] 第二芯片U2的3脚与第四电容C4的正极、第六电容C6的一端连接并接太阳能电池板的2脚，太阳能电池板的1脚接地，第四电容C4的负极与第六电容C6的另一端、第二芯片U2的1脚、第七电容C7的一端、第五电容C5的负极连接，第二芯片U2的2脚与第七电容C7的另一端、第五电容C5的正极连接并作为电源输出端；
[0016] 第一充电芯片U1的第四引脚与第二电容C2正极连接并接第二芯片U2的2脚，第二电容C2的另一端与地相连接，第一充电芯片U1的第18引脚与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第一发光二极管D1的阴极相连接，第一充电芯片U1的第九引脚与第一充电芯片U1的第十引脚、第一发光二极管D1的阳极连接并接第二芯片U2的2脚，第一充电芯片U1的第一引脚与第一电容C1的正极并与测试端口的3脚连接，第一电容C1的另一端接地，第一充电芯片U1的第十五引脚，第十六引脚与第十七引脚与电池的1脚、第三电容C3的负极与地相连；第一充电芯片U1的第十三引脚与第三电阻RP1的活动端连接，第三电阻RP1的固定端与地相连；第一充电芯片U1的第十一引脚与地相连；第一充电芯片U1的第五引脚、第六引脚与测试端口的1脚、第八电容C8的负极接地，第一充电芯片U1的第十二引脚与测试端口的2脚连接，第十引脚与第二电阻RP2的活动端连接，第二电阻RP2的固定端接地，第一充电芯片U1的第十四引脚与测试端口的3脚连接，第十九引脚、第二十引脚架空；电池的2脚，测试端口的4脚接地；
[0017] 所述的电量监测电路，包括第三电源芯片U3，第三电源芯片U3的，第三电源芯片型号为TPS54229S；
[0018] 第三电源芯片U3的第一引脚与第四电容C4-2的一端连接，第四电容C4-2的另一端与第三电源芯片的第三引脚、第一电感L1-2的一端连接，第一电感L1-2的另一端与第五电容C5-2的一端、第六电容C6-2的一端、第四电阻R1S的一端连接并接VCC5VS；第二引脚与第十二电容C1-2的另一端连接、第三电源芯片U3的第四引脚、第二十二电容C2-2的一端。第三十二电容C3-2的一端、第二十二电阻R2-2S的一端、第六电容C6-2的另一端连接并接地；第三电源芯片U3的第五引脚与第五电容C5-2的另一端相连接，第十二电阻R1-2S的另一端与第四电阻R1S的另一端相连接，第三电源芯片U3的第六引脚与第二十二电容C2-2的另一端相连接，第三电源芯片U3的第七引脚与第三十二电阻R3-2的一端相连接，第三十二电阻R3-2的另一端接VCC12V，第三电源芯片U3的第八引脚与第三十二电容C3-2的另一端相连接，第二十电阻R2S的另一端与第二十二电阻R2-2S的另一端相连接；第三电源芯片U3的其余引脚皆架空。
[0019] 超声定高模块使用型号为HC-SR04的测距模块。
[0020] 一种太阳能续航的四旋翼飞行器的控制方法，该方法具体包括如下步骤：
[0021] 步骤1.对MPU6050检测模块、超声波定高模块，摄像头模块、MCU控制电路，MCU控制电路和太阳能充电模块进行初始化；
[0022] 步骤2.MPU6050模块不断检测飞行器的角速度和角加速度传给MCU控制电路，主控制器计算出角度并显示在OLED显示屏上；角度信息通过串级PID算法计算出四路PWM波占空比控制四个电机转速，使得飞行器能够平稳飞行；超声波模块实时监测飞行器高度，将高度信息显示在OLED显示屏上，并通过单环PID计算出油门量，将油门量加在四路PWM波占空比上，使得飞行器能够定高悬停。摄像头采集位置信息，通过算法判断飞行方向，并将方向信息通过串口通信传给主控板，然后改变串级PID期望的角度，实现定向飞行。同时通过AD口采集电池的电压并实时显示在显示屏上，当采集到的电压低于设定值时，便启动电池转换电路更换电池；太阳能电池板全程工作发电为不工作电池充电。
[0023] 本发明所具有的有益效果：
[0024] (1)传统的四轴飞行器飞行时间短，不能长时间的工作，我们的太阳能续航四轴飞行器能利用太阳能为四轴的电池充电，这样能有效的增加电池的使用时间，延长四轴飞行器的飞行时间。
[0025] (2)此太阳能续航四轴飞行器运用MPU6050陀螺仪，串级PID，闭环控制等自动控制原理技术，综合了单片机，太阳能充电等技术，增强了太阳能四轴飞行器的飞行的稳定性和飞行时间。
