> 此设计是我在2016年的本科毕业设计，图片和视频资料来源于当年的答辩幻灯片。 # 引言 最近和朋友聊天聊到了惯性导航，再一次又想到了我的本科毕设。借此机会把毕设的一些内容也保存到博客的“时间胶囊”中吧。 # 课题 毕设的课题是“无人机姿态模拟器”，其实就是要做一款硬件来模拟无人机的姿态，并要求了一定的精度。 那么对我这样的擅长软件的同学，光做硬件肯定是不过瘾的，因此我做了 Windows 的上位机和 iOS 的 App 来协助硬件达到更加惊艳的效果。 先来看看硬件长什么样吧：  （遥控器只是背景，不是设计的一部分）  技术栈用到了： - 硬件（电路设计、制板和C语言） - 单片机系统 - 串口通信系统 - 步进电机驱动 - 舵机驱动 - 诺基亚 5110 液晶屏相关技术 - PC（Delphi） - 图形相关（GLScene，基于 OpenGL） - 串口通信（SPCOMM） - 皮肤（SUIPack） - iOS（Swift） - SpriteKit（做了个动态背景） - YSocket 现在回头看，我当时的科技树点的还是比较乱的。🤣 # 实现 ## 三个平台架构    ## 偏航角 偏航角由步进电机带动底座旋转所得：  ## 俯仰角和横滚角 俯仰角和横滚角为两个舵机，使用脉冲占空比控制角度：  ## 通信协议 三个平台之间发送的数据包的格式。  ## 结论 - 舵机控制：信号精度0.123°，速度＞180°/s - 步进电机控制：精度0.125°，误差＜0.1%，速度＞120°/s - 三平台随动60帧数据同步 - 扩展功能稳定 ## 创新点 - 单片机系统菜单显示和按键控制 - 通信协议设计 - 上位机3D模型显示和控制 - 飞机模型不同机舱视角设计 - iOS App交互和 Socket 通信设计 - 录像和回放功能设计 # 演示 ## 单片机系统离线运行 单片机系统菜单：  通过方向键和确定键进行控制。 演示视频： <video id="video" controls="" preload="none" height=1080px poster="//cdn.blog.yuusann.com/img/corpus/19077_9.jpg"> <source id="mp4" src="//cdn.blog.yuusann.com/img/corpus/19077_9.mp4" type="video/mp4"> </video> ## PC上位机联动 通过拖动三维模型的三视图进行三个角度旋转。 演示视频： <video id="video" controls="" preload="none" width=100% poster="//cdn.blog.yuusann.com/img/corpus/19077_10.jpg"> <source id="mp4" src="//cdn.blog.yuusann.com/img/corpus/19077_10.mp4" type="video/mp4"> </video> 视频中切换视角为“头等舱”。 ## 三平台随动 通过 iPhone 的传感器测量手机姿态后通过 udp 发送至上位机，上位机控制单片机系统旋转。 演示视频： <video id="video" controls="" preload="none" width=100% poster="//cdn.blog.yuusann.com/img/corpus/19077_11.jpg"> <source id="mp4" src="//cdn.blog.yuusann.com/img/corpus/19077_11.mp4" type="video/mp4"> </video> ## 姿态录制 上位机收到 udp 数据包后将姿态数据序列化后保存成文件。 演示视频： <video id="video" controls="" preload="none" width=100% poster="//cdn.blog.yuusann.com/img/corpus/19077_12.jpg"> <source id="mp4" src="//cdn.blog.yuusann.com/img/corpus/19077_12.mp4" type="video/mp4"> </video> ## 姿态回放 上位机通过录像文件还原姿态数据，还实现了播放速度调整和任意时刻回溯。 演示视频： <video id="video" controls="" preload="none" width=100% poster="//cdn.blog.yuusann.com/img/corpus/19077_13.jpg"> <source id="mp4" src="//cdn.blog.yuusann.com/img/corpus/19077_13.mp4" type="video/mp4"> </video> 视频中加快了录像播放速度，以及直接在进度条上进行任意时间点姿态回溯。 # 结语 其实毕设结束以后发生了很不愉快的事情。 此设计拿到了校级优秀，但是奖金一直没有到我手里，我找辅导员去问了五六次，说早就发了，也不知道哪一级给贪了。想到2014年当时做全国大学生电子设计竞赛时候，我们队虽然拿到了一等奖，但暑期集训补贴一直没有到手，也不知道中间哪一级给贪了。 这也就是为什么我毕业以后一直对学校印象很差的原因，嗯。

1楼：2019-07-07 00:16:05

yuu：

求不吐槽 MacBook 装 Windows。 因为涉及硬件串口通信，Mac 上真的不知道怎么开发。 另外，这是个虚拟机，不是真的装了 Windows。?

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2楼：2019-07-08 04:20:15

Alice：

小灰机模型跟着手机改变姿态真的好好玩！想知道这个传感器的工作原理是什么！

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3楼：2019-07-08 11:13:09

yuu：

引用：2楼

应该就是传统的九轴传感器。 三轴加速度计：测加速度。三轴陀螺仪：测角加速度。三轴磁罗盘：测偏航角。 俩加速度计根据时间两次积分可以得到位移，配合偏航角计算欧拉角或四元数，就可以描述物体姿态了。

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4楼：2019-07-08 11:47:13

Alice：

引用：3楼

tql!!!

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