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飞行程序设计2飞行程序设计2概述飞行程序设计的概念飞行程序设计是一种用于控制飞行器运行的软件开发领域。
在飞行程序设计中，开发人员需要编写一系列的代码来控制飞行器的各种功能，包括起飞、降落、飞行路径规划等。
飞行程序设计的目标是确保飞行器安全、稳定地运行，并能够实现各种任务的需求。
飞行程序设计的原理飞行程序设计的实现主要依靠飞行控制系统和相关软件。
飞行控制系统是一台计算机系统，负责接收飞行器的各种输入信号，并根据编写的飞行程序来计算和控制飞行器的运动。
飞行程序则是一系列的代码，用于描述飞行器的运行逻辑和行为。
飞行程序设计的原理包括以下几个方面：1. 输入信号处理：飞行控制系统需要能够处理各种输入信号，例如遥控器输入、传感器数据等。
开发人员需要设计和实现相应的输入处理模块，将输入信号转换为飞行程序可以理解和处理的形式。
2. 飞行控制算法：飞行程序设计中最重要的部分是飞行控制算法。
飞行控制算法是一系列的数学和物理规则，用于计算和控制飞行器的运动。
开发人员需要根据飞行器的特性和任务需求，设计和优化适合的控制算法。
3. 飞行路径规划：飞行路径规划是指根据任务需求和环境条件，确定飞行器的飞行路径和航点。
飞行路径规划算法需要考虑飞行器的动力学特性、飞行速度、障碍物等因素，以确保飞行器能够安全、高效地完成任务。
4. 系统集成和优化：在实际的飞行程序设计中，开发人员还需要考虑飞行控制系统的稳定性、可靠性和性能。
他们需要将各个模块进行集成，并进行系统调试和性能优化，以确保飞行程序的质量和可靠性。
飞行程序设计2的课程内容飞行程序设计2的课程内容主要包括以下几个方面：1. 飞行程序设计的基本原理和概念：介绍飞行程序设计的基本原理和概念，包括输入信号处理、飞行控制算法、飞行路径规划等。
2. 飞行程序设计工具和环境：介绍常用的飞行程序设计工具和开发环境，例如飞行控制系统软件、仿真工具等。
3. 飞行程序设计实验和项目：通过实验和项目，让学生能够实际运用所学的知识和技能，设计和开发高质量的飞行程序。
飞行指引仪系统第六章目 录CONTENTS 1飞行指引仪系统的组成3飞行姿态指引系统的使用飞行姿态指引系统的工作原理2飞行指引仪系统的组成第1节1 飞行指引仪系统的组成Ø不同型号的飞行指引仪系统组成略有不同。
通常，飞行指引仪系统由飞行指引计算机、姿态指引指示器、指引放大器、方式控制板、飞行方式通告牌等部件组成。
1.1 飞行指引计算机Ø飞行指引计算机（Flight Director Computer，FDC）是飞行姿态指引仪的核心部件。
它为姿态指引仪提供飞机的俯仰和横侧指令、故障旗收放指令和飞行指引通告牌指示。
Ø在某些飞机上，飞行指引计算机是单独的；在另一些飞机上，飞行指引计算机是与自动驾驶仪的计算机合为一体的，称为飞行控制计算机。
Ø姿态指引指示器是飞机姿态指示与飞机姿态指引的综合指示器。
为了便于驾驶员观察飞机上其他设备的指示，指示器内也综合有其他信息显示，如无线电高度表的指示、仪表着陆系统的指示等。
Ø飞行姿态指引指示器目前使用的有 3 种：ü机电式姿态指引指示器 ADI；ü电子姿态指引指示器 EADI：ü主飞行显示器。
带十字形和带八字形指引杆的姿态指引仪的指引信号Ø飞行指引的控制板用于驾驶员接通/断开飞行指引系统以及选择飞行指引的方式。
不同型号的飞行指引仪，其控制板也不同。
但总体来说，都具有飞行指引仪接通/断开电门和飞行指引仪方式选择电门。
Ø AP 接通电门（AP ENG）ü按下，如果接通的条件满足，就可以接通 AP；再按，断开 AP。
ØFD 接通电门（FD）ü按下，如果接通的条件满足，就可以接通 FD。
再按，断开 FD。
ØFD 的方式选择钮ü按下某一按钮，选择 FD 的指引方式。
不同的飞行指引仪其指引方式不同。
总体来说，将指引方式分为两大类，其中的一大类用于俯仰姿态的指引，另外一大类用于飞机横滚姿态的指引。
飞行程序设计概述飞行程序设计是指为飞行器编写程序，控制其飞行行为和执行任务。
飞行程序设计涉及到飞行器的导航、自动驾驶、飞行模式切换等功能，是飞行器能够完成各种任务的重要组成部分。
飞行程序设计原则在进行飞行程序设计时，需要遵循一些基本原则，以确保飞行器的安全和性能。
1. 模块化设计：将飞行程序分解为多个模块，每个模块负责完成特定的功能。
这样做可以提高程序的可维护性和可扩展性。
2. 容错设计：在程序中引入适当的容错机制，以应对可能出现的意外情况，如传感器故障、通信中断等。
容错设计可以增加飞行器的鲁棒性。
3. 优化算法：使用高效的算法来处理飞行器的导航和控制问题，以提高飞行器的性能和响应速度。
4. 人机交互设计：考虑到飞行程序的操作性和可用性，设计人机界面，使操作员可以方便地进行程序的设置和调整。
飞行程序设计流程飞行程序设计通常包括以下几个步骤：1. 需求分析：明确飞行器的任务和功能需求，确定需要实现的飞行程序功能。
2. 界面设计：设计人机界面，使操作员可以方便地进行程序的设置和调整。
3. 算法设计：设计飞行控制算法和导航算法，用于控制飞行器的姿态和路径。
4. 模块设计：将飞行程序分解为多个模块，并对每个模块进行详细设计。
5. 编码实现：根据设计完成对应的编码工作，实现飞行程序。
6. 调试优化：进行系统调试和优化工作，确保飞行程序的正确性和稳定性。
7. 测试验证：对飞行程序进行全面的测试验证，确保程序能够按照预期完成飞行任务。
飞行程序设计工具进行飞行程序设计时，可以使用一些专门的工具来辅助开发工作。
1. 集成开发环境（IDE）：使用IDE可以提供代码编辑、调试、编译和运行等一体化的开发环境，提高开发效率。
2. 仿真工具：仿真工具可以模拟飞行器的运行环境，帮助进行飞行程序的调试和测试。
3. 数据分析工具：使用数据分析工具对飞行器的传感器数据和飞行记录进行分析，以评估飞行程序的性能和稳定性。
飞行程序设计的挑战飞行程序设计面临一些挑战，需要解决一些问题。
2015秋季创新实践课程研究报告作者: 袁佳泉学号：91211020033学院:自动化专业(方向):自动化题目: 空中飞行器飞行引导程序设计指导者：戚国庆(姓名) (专业技术职务)(姓名) (专业技术职务)评阅者：(姓名) (专业技术职务)2015 年 12 月2015秋季创新实践课程研究报告第I页目次1引言 (1)2基本概念与原理 (2)2.1 OpenCV简介 (2)2.2 图像与视频 (5)3基于OpenCV的飞行器引导程序设计 (8)3.1 总体算法流图 (8)3.2 各部分具体算法 (8)3.3成果展示 (12)4空中飞行器引导程序设计总结 (13)致谢 (14)参考文献 (16)1 引言1.1 课程设计具体要求利用摄像头和视频采集软件实现地面引导线的识别和无人机飞行引导，地面引导线结构如下图1.1所示：BB CC DD EE图1.1 地面引导线图1.1.1 要求无人机从A 点开始，逆时针方向沿引导线飞行一圈回到A 点，假定摄像头一直能够观察到引导线，且摄像头方向可以一直不变，即无人机偏航方向一直不变;也可以改变摄像头方向,使摄像头前端一直正对直线,根据对转折点的识别,给出摄像头旋转方向的指令。
1.1.2 设计过程采用手持摄像头在画有引导线（黑色）的A4纸上方平移，或手持A4纸在摄像头前平移，摄像头采集地面引导线，视频处理软件每采集一帧图像，首先辨识出引导线，然后决策出飞行器应当飞行的方向（飞行方向控制指令，即“向左走”、“向右走”、“向前走”、“向后走”，“停止”），并将指令显示于人机界面。
1.1.3 要求采用“Visual Studio 201x ”版可视化程序设计软件开发飞行器引导控制程序，提供基础的图像采集程序（亦可自行开发图像采集程序）1.2 课程设计的开发工具软件：Visual Studio 是一套基于组件的软件开发工具和其他技术，可用于构建功能强大、性能出众的应用程序。
直升机和倾转旋翼飞行器飞行仿真引论程序摘要：一、引言二、直升机和倾转旋翼飞行器概述1.直升机原理2.倾转旋翼飞行器原理三、飞行仿真技术在直升机和倾转旋翼飞行器中的应用1.飞行仿真技术的定义和作用2.飞行仿真技术在直升机和倾转旋翼飞行器中的具体应用四、直升机和倾转旋翼飞行器飞行仿真引论程序的设计与实现1.设计目标与原则2.程序实现的技术手段与方法3.程序的运行与维护五、结论正文：一、引言随着航空技术的发展，直升机和倾转旋翼飞行器在军事、民用等领域发挥着越来越重要的作用。
为了提高飞行器的安全性和性能，飞行仿真技术应运而生。
本文旨在介绍直升机和倾转旋翼飞行器飞行仿真引论程序的设计与实现。
二、直升机和倾转旋翼飞行器概述1.直升机原理直升机是一种以旋翼为主要升力装置的航空器。
直升机通过旋翼的快速旋转产生向上的气流，从而产生升力。
同时，直升机还可以通过尾部的螺旋桨来调整飞行方向。
2.倾转旋翼飞行器原理倾转旋翼飞行器是结合了直升机和固定翼飞机的一种飞行器。
在起飞和降落阶段，倾转旋翼飞行器的旋翼与直升机类似，以提供升力和操控性。
在高速飞行阶段，倾转旋翼飞行器的旋翼会倾转，使飞行器类似于固定翼飞机，以提高飞行速度和效率。
三、飞行仿真技术在直升机和倾转旋翼飞行器中的应用1.飞行仿真技术的定义和作用飞行仿真技术是通过计算机模拟飞行器在空中飞行的各种工况，以评估飞行器性能、研究飞行器设计、训练飞行人员等目的。
飞行仿真技术在直升机和倾转旋翼飞行器中具有重要作用。
2.飞行仿真技术在直升机和倾转旋翼飞行器中的具体应用飞行仿真技术在直升机和倾转旋翼飞行器中主要应用于以下几个方面：飞行控制系统设计、飞行器性能评估、飞行器安全性分析、飞行人员训练等。
四、直升机和倾转旋翼飞行器飞行仿真引论程序的设计与实现1.设计目标与原则直升机和倾转旋翼飞行器飞行仿真引论程序的设计目标是提供一个全面、系统的飞行仿真技术介绍，为飞行器设计和研究人员提供理论支持。
飞行程序设计2飞行程序设计21. 引言在飞行程序设计中，我们需要考虑到各种飞行情况和条件，以确保飞行的安全和有效性。
本文将介绍一些飞行程序设计的关键方面，包括飞行计划、飞行指令和飞行保障等内容。
2. 飞行计划2.1 飞行任务分析在进行飞行计划之前，我们首先需要进行飞行任务分析。
这包括对飞行任务的目标、执行时间和空间限制进行详细的分析和评估，以确保飞行计划能够满足任务的要求。
2.2 飞行航线规划飞行航线规划是飞行计划中的关键步骤之一。
在进行航线规划时，我们需要考虑到飞行器的类型、飞行高度、飞行速度、气象条件等诸多因素。
同时，还需要考虑到空域管制、航路选择和航路容量等因素，以确保航线的安全和有效性。
2.3 飞行时间和燃油计算确定了飞行航线后，我们需要进行飞行时间和燃油的计算。
这需要考虑到飞机的性能参数、气象条件和航线长度等因素。
通过准确的计算，我们可以确定飞行的时间和燃油消耗量，以便进行后续的燃油准备和补给工作。
3. 飞行指令3.1 起飞指令在进行起飞操作时，飞行指令起到了至关重要的作用。
起飞指令包括了飞机的起飞方式、起飞航路和起飞高度等内容。
在制定起飞指令时，需要考虑到飞机的性能、气象条件和起飞场的限制等因素，以确保起飞的安全和有效性。
3.2 空中交通管制指令在飞行过程中，空中交通管制指令起到了关键的作用。
这些指令包括了飞行航路、高度和速度的调整等内容。
飞行员需要准确地执行这些指令，以确保飞行的安全和顺利进行。
3.3 降落指令降落指令是飞行中最后一个关键环节。
降落指令包括了降落航路、降落方式和着陆点等内容。
在制定降落指令时，需要考虑到飞机的性能、气象条件和着陆场的限制等因素，以确保降落的安全和有效性。
4. 飞行保障4.1 飞行器维护保障飞行器维护保障是飞行过程中的一个重要环节。
在飞行前，需要对飞机进行必要的检查和维护，以确保飞机的完好和正常运行。
同时，在飞行过程中，还需要注意对飞机进行安全监控，及时发现并处理任何潜在问题。
![飞行程序设计[1]](https://uimg.taocdn.com/8805e7c0f605cc1755270722192e453611665b42.webp)
飞行程序设计飞行程序设计简介飞行程序设计是指在飞行器（如飞机、无人机等）中运行的程序的设计和开发。
随着航空技术和计算机技术的发展，飞行程序设计在航空航天领域中扮演着重要的角色。
本文将介绍飞行程序设计的基本概念、流程和工具，帮助初学者了解飞行程序设计的基本知识。
概述飞行程序设计是将计算机程序应用于飞机控制、导航、通信和飞行器系统管理等方面。
飞行程序设计需要考虑飞行器的特点、飞行环境以及飞行任务的需求。
一个有效的飞行程序能够提高飞行器的性能、安全性和可靠性。
设计流程飞行程序设计的一般流程如下：1. 需求分析：明确飞行任务的需求和约束条件，确定程序设计的目标。
2. 高层设计：根据需求分析，设计程序的整体架构和功能模块。
3. 详细设计：对程序的每个功能模块进行详细设计，包括算法选择、数据结构定义等。
4. 编码实现：根据详细设计，使用编程语言将程序实现。
5. 调试测试：进行程序的调试和测试，确保程序能够正确运行。
6. 验证验证：验证程序的正确性和性能是否满足需求，并进行优化和改进。
7. 部署运行：将程序部署到飞行器中，并进行实际飞行测试。
设计工具在飞行程序设计中，有许多工具可以辅助设计和开发工作。
以下是一些常用的设计工具：- UML建模工具：用于绘制程序的结构图、行为图和交互图等，如Visio、Enterprise Architect等。
- 集成开发环境（IDE）：用于编写、调试和测试程序代码，如Eclipse、Visual Studio等。
- 仿真软件：用于模拟飞行环境和飞行器行为，如FlightGear、Prepar3D等。
- 静态代码分析工具：用于发现和修复代码中的潜在问题，如Cppcheck、Pylint等。
- 版本管理工具：用于管理程序代码的版本和变更，如Git、SVN等。
- 编辑器：用于编辑和查看程序源代码，如Sublime Text、Notepad++等。
常见挑战和解决方案在飞行程序设计过程中，常常面临一些挑战。
飞行程序设计PBN课程设计一、教学目标本课程旨在通过飞行程序设计PBN（性能基准导航）的教学，让学生掌握PBN 的基本概念、原理和应用。
在知识目标方面，学生需要理解PBN的基本原理，熟悉PBN的运行标准和程序设计方法。
在技能目标方面，学生需要能够运用PBN原理进行基本的飞行程序设计，并能对设计结果进行分析和评估。
在情感态度价值观目标方面，学生通过本课程的学习，应该增强对飞行安全的重视，培养严谨的科学态度和良好的职业操守。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括PBN的基本概念、PBN的运行标准、PBN的程序设计方法以及PBN的设计结果分析。
具体来说，学生需要通过学习了解PBN的定义、发展历程和应用领域；熟悉PBN的运行标准，包括性能要求、程序设计和评估要求；掌握PBN的程序设计方法，包括设计原理、设计流程和设计工具；并能对设计结果进行分析和评估。
三、教学方法为了达到本课程的教学目标，将采用多种教学方法，包括讲授法、案例分析法和实验法。
通过讲授法，向学生传授PBN的基本概念和原理；通过案例分析法，让学生深入了解PBN的应用和设计过程；通过实验法，让学生亲手操作，提高学生的实际操作能力。
同时，将鼓励学生积极参与讨论，提高学生的思考能力和创新能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，将准备相应的教学资源。
教材方面，将选用权威、实用的教材，为学生提供全面、系统的学习资料；参考书方面，将提供相关的学术文献和行业规范，为学生提供深入、前沿的学习资源；多媒体资料方面，将制作相关的教学视频和演示文稿，为学生提供生动、直观的学习材料；实验设备方面，将配置相关的实验器材，为学生提供实践、操作的学习环境。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生在飞行程序设计PBN课程中的学习成果，将采用多种评估方式。
平时表现方面，将根据学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的情况进行评估；作业方面，将根据学生提交的作业质量和完成情况进行评估；考试方面，将设置期中和期末考试，全面测试学生的知识掌握和应用能力。
飞行程序设计课程案例教学在如今的数字化时代，编程已成为人们生活中越来越重要的一部分。
作为计算机科学领域中的一部分，飞行程序设计涉及到航空，地面交通和智能交通等方面的应用。
在飞行程序设计课程中，学生需要学会使用计算机语言以及相关工具来开发内部程序，用以追踪飞机位置以及监控航空交通系统。
本文将介绍一种基于案例教学的飞行程序设计课程教学方法。
这种方法通过提供具体的实际应用案例来让学生深刻理解程序设计的原理和实际应用。
在教学过程中，教师会首先引入实际应用案例，然后让学生研究案例，使用编程来解决复杂的问题，从而积累实战经验。
在飞行程序设计的教学中，实际应用案例通常是基于Air Traffic Management System（ATMS）的。
这种系统提供了对飞机飞行情况的实时监测，向飞行员提供信号以及确保飞机之间的安全距离，极大地提高了航空领域的安全性。
了解这种系统的工作原理是飞行程序设计课程的基础。
在飞行程序设计课程中，学生需要完成各种任务，例如：1. 模拟ATMS系统在这个任务中，学生需要开发一个程序，实现ATMS系统的所有功能，这包括飞机跟踪，信号提供和安全距离的判断等。
学生需要使用Java等语言来实现这个程序，并且确保程序能够成功模拟飞行情况。
2. 优化飞机交通在这个任务中，学生需要使用程序来优化飞机的交通。
例如，学生需要修改程序，以最小化飞机的航线重叠程度，从而降低空中交通拥堵的风险。
该任务还需要学生能够使用性能分析工具，以确保程序具有良好的性能。
3. 系统安全分析在这个任务中，学生需要分析ATMS系统的安全问题，并尝试在当前的设备上进行攻击。
通过分析和攻击，学生可以提供改进系统的建议，并且开发出更加安全的IT系统。
通过这些任务，学生能够在实践中学习到程序设计的各方面，例如，如何使用计算机语言实现任务，如何使用工具，以及如何进行分析和调试。
此外，这种案例教学法还可以激发学生的创造力和创新能力，在团队合作中将理论运用到实践中。
飞行程序设计飞行程序设计引言飞行程序设计是指设计和开发用于控制飞行器行为和执行飞行任务的计算机程序。
它涵盖了飞行器的导航、自动驾驶、飞行姿态控制等方面。
飞行程序设计是现代航空领域中非常重要的一个研究方向，它对于提高飞行器的飞行安全性、降低飞行员的劳动强度以及提升飞行器性能具有重要意义。
飞行程序设计的基本原理飞行程序设计依赖于一系列基本原理，下面将介绍其中几个关键的原理。
状态估计状态估计是指通过采集飞行器各种传感器数据来估计飞行器的当前状态。
常用的传感器包括加速度计、陀螺仪、磁力计等。
通过状态估计，飞行程序可以获得飞行器的位置、速度、姿态等信息，为后续的飞行控制提供准确的输入。
路径规划路径规划是指根据飞行任务要求和环境条件，适合的飞行路径。
在路径规划中，需要考虑飞行器的动力性能、避障能力以及不同飞行阶段的要求。
合理的路径规划可以提高飞行效率和安全性。
飞行控制飞行控制是指通过调整飞行器的控制参数，实现期望的飞行行为。
飞行控制涉及到飞行器的稳定性控制、姿态控制、轨迹跟踪等方面。
飞行控制算法需要根据飞行器的动力学模型和环境反馈，以实时调整控制指令，使飞行器保持期望的飞行状态。
飞行程序设计的应用领域飞行程序设计在航空领域有广泛的应用，下面几个常见的应用领域。
有人飞行器有人飞行器是指需要驾驶员操控的飞行器，如民用飞机、军用战斗机等。
飞行程序设计在有人飞行器中的应用主要包括导航、自动驾驶、飞行安全系统等方面。
通过飞行程序设计的优化，可以提高飞行器的自动化程度，减轻飞行员的工作负担，提高飞行安全性。
无人飞行器无人飞行器是指可以自主飞行的飞行器，如无人机。
飞行程序设计在无人飞行器中起到至关重要的作用。
通过飞行程序设计，无人飞行器可以自主导航、避障、执行特定的飞行任务等。
无人飞行器的广泛应用领域包括航拍摄影、农业植保、物流配送等。
航天器飞行程序设计也被广泛应用于航天器的控制系统中。
航天器的控制系统需要实现复杂的轨道控制、姿态控制和任务执行。
飞行程序设计飞行程序设计简介飞行程序设计用于指导和控制飞行器进行各种航行任务。
它是飞行器的核心控制系统，通过编写程序，实现飞行器的自主飞行、遥控操作、自动驾驶等功能。
本文将介绍飞行程序设计的基本原理和常用技术。
程序设计原理飞行程序设计的原理是将任务分解为一系列指令，通过控制飞行器的各个部件，实现飞行器在空中的运动。
程序设计的主要原理包括：1. 控制流程设计：确定飞行器的基本运动流程，包括起飞、巡航、降落等。
针对不同任务，可以设计不同的控制流程，以适应不同的飞行需求。
2. 传感器数据处理：通过传感器收集环境数据，包括飞行器的姿态、位置、速度等信息。
程序需要对传感器数据进行处理和解析，以实现对飞行器的精确控制。
3. 算法设计：根据飞行任务的需求，设计相应的算法来实现飞行器的自主飞行和遥控操作。
常用的算法包括PID控制、路径规划、避障算法等。
程序设计技术飞行程序设计涉及多种技术和工具，以下是常用的技术和工具：1. 语言选择：常见的飞行程序设计语言包括C/C++、Python等。
不同语言具有不同的特点，根据项目需求和开发人员的熟悉程度选择适合的语言。
2. 软件框架：使用飞行程序设计框架可以加快开发进度。
主流框架包括PX4、ArduPilot等，它们提供了丰富的功能和接口，方便开发者进行飞行程序设计。
3. 模拟器：飞行程序设计阶段可以使用模拟器进行测试和调试。
模拟器可以模拟真实的飞行环境，提供飞行器的动力学模型和传感器数据，方便开发者进行程序验证和优化。
4. 硬件平台：选择合适的硬件平台也是飞行程序设计的重要步骤。
常见的硬件平台包括无人机、飞行器、遥控器等。
选择合适的硬件平台可以提高飞行器的性能和稳定性。
开发流程飞行程序设计的开发流程一般包括以下步骤：1. 需求分析：明确飞行任务的需求和功能要求，确定飞行器的基本控制流程。
2. 系统设计：根据需求分析的结果，设计飞行程序的系统架构和模块。
3. 编码实现：根据系统设计的结果，使用所选的编程语言编写飞行程序代码。
飞行器导航与引导系统的设计与实现飞行器导航与引导系统是一种关键的飞行辅助系统，用于指导飞行器的航向、高度和速度，确保飞行器能够安全、准确地到达目的地。
本文将针对飞行器导航与引导系统的设计与实现进行讨论，探讨该系统的相关原理和技术。
1. 系统原理和功能飞行器导航与引导系统的主要原理是利用数据传感器和模拟计算技术，将飞行器所在位置的信息与目的地位置的信息进行比较，然后根据这些数据来计算飞行器的航向、高度和速度，以实现导航和引导功能。
导航功能主要包括确定飞行器的当前位置、计算飞行器到达目的地的最佳航线和距离，以及提供飞行器在飞行过程中的位置更新。
引导功能主要包括引导机组进行目视或仪表着陆，保证飞行器可以准确地降落在指定地点，同时确保飞行器遵循规定的航行高度和速度。
此外，飞行器导航与引导系统还可以提供预警功能，包括地面障碍物和其他空中交通器的预警，以辅助飞行员做出相应的决策。
2. 系统设计与实现飞行器导航与引导系统的设计涉及硬件和软件两个方面。
硬件方面，系统需要配备传感器来获取环境信息，如卫星导航系统（如GPS）、气压计、惯性导航系统（如陀螺仪和加速度计）等。
这些传感器会采集飞行器当前的位置、速度和加速度等关键数据，为系统提供实时的环境信息。
软件方面，系统需要进行数据处理和计算。
首先，通过算法将传感器采集到的原始数据进行滤波和校正，提取出准确可靠的位置、速度和姿态数据。
然后，根据目标位置和当前位置计算出飞行器的航向和导航航线。
最后，将计算得到的航向和导航航线与实际飞行进行比对，通过控制飞行器的引擎、舵机等执行机构，实现飞行器的航向控制和引导。
为了确保系统的准确性和可靠性，设计师还需要考虑各种不确定性因素，如传感器误差、环境干扰等。
这可以通过多传感器融合和多重冗余设计来提高系统的鲁棒性和容错性。
3. 技术挑战和发展趋势飞行器导航与引导系统的设计与实现面临着一些技术挑战和发展趋势。
首先，精度和实时性是系统设计的重要考虑因素。
2015秋季创新实践课程研究报告作者: 袁佳泉学号：912110200330学院:自动化专业(方向):自动化题目: 空中飞行器飞行引导程序设计指导者：戚国庆(姓名) (专业技术职务)(姓名) (专业技术职务)评阅者：(姓名) (专业技术职务)2015 年 12 月2015秋季创新实践课程研究报告第I页目次1引言 (1)2基本概念与原理 (2)2.1 OpenCV简介 (2)2.2 图像与视频 (5)3基于OpenCV的飞行器引导程序设计 (8)3.1 总体算法流图 (8)3.2 各部分具体算法 (8)3.3成果展示 (12)4空中飞行器引导程序设计总结 (13)致谢 (14)参考文献 (16)1 引言1.1 课程设计具体要求利用摄像头和视频采集软件实现地面引导线的识别和无人机飞行引导，地面引导线结构如下图1.1所示：BB CC DD EE图1.1 地面引导线图1.1.1 要求无人机从A 点开始，逆时针方向沿引导线飞行一圈回到A 点，假定摄像头一直能够观察到引导线，且摄像头方向可以一直不变，即无人机偏航方向一直不变;也可以改变摄像头方向,使摄像头前端一直正对直线,根据对转折点的识别,给出摄像头旋转方向的指令。
1.1.2 设计过程采用手持摄像头在画有引导线（黑色）的A4纸上方平移，或手持A4纸在摄像头前平移，摄像头采集地面引导线，视频处理软件每采集一帧图像，首先辨识出引导线，然后决策出飞行器应当飞行的方向（飞行方向控制指令，即“向左走”、“向右走”、“向前走”、“向后走”，“停止”），并将指令显示于人机界面。
1.1.3 要求采用“Visual Studio 201x ”版可视化程序设计软件开发飞行器引导控制程序，提供基础的图像采集程序（亦可自行开发图像采集程序）1.2 课程设计的开发工具软件：Visual Studio 是一套基于组件的软件开发工具和其他技术，可用于构建功能强大、性能出众的应用程序。
函数库:开放源代码的计算机视觉类库OpenCV (Intel Open Source Computer VisionLibrary)．它是一套可免费获得的由一些C 函数和C++类所组成的库，用来实现一些常用的图像处理及计算机视觉算法。
2 基本概念与原理2.1 OpenCV简介开放源代码的计算机视觉类库OpenCV (Intel Open Source Computer Vision Library)由英特尔公司开发．它是一套可免费获得的由一些C函数和C++类所组成的库，用来实现一些常用的图像处理及计算机视觉算法。
OpenCV主要用于对图像进行一些高级处理，比如说特征检测与跟踪、运动分析、目标分割与识别以及3D重建等。
它有以下特点；开放C源码，基于Intel处理器指令集开发的优化代码，统一的结构和功能定义，强大的图像和矩阵运算能力，方便灵活的用户接口，同时支持WINDOWS、LINUX平台等。
2.1.1 OpenCV的数据结构OpenCV提供了多种基本数据类型，虽然这些数据类型在C语言中不是基本类型，但结构都很简单，可将它们作为原子类型。
在运用OpenCV函数库进行编程的过程中，常常会需要用到这些结构类型，只有真正了解这些结构才能够很好地利用OpenCV函数库来解决问题基础的数据类型包括：CvPoint基于二维整形坐标轴的点．CvSize矩形框大小。
CvRect矩形框的偏移和大小，以像素为精度，CvMat多通道矩阵等。
OpenCV提供了多种基本数据类型，虽然这些数据类型在C语言中不是基本类型，但结构都很简单，可将它们作为原子类型。
在运用OpenCV函数库进行编程的过程中，常常会需要用到这些结构类型，只有真正了解这些结构才能够很好地利用OpenCV函数库来解决问题。
下面对几个比较常用的简单结构进行介绍。
1）Point结构在这些数据类型中最简单的就是Point，它表示二维坐标系下的点，类型为整型，定义如下：typedef struct Point{int x; /* x坐标, 通常以0为基点 */int y; /* y坐标, 通常以0为基点 */} Point;2）Size结构Size结构用来表示矩形框大小，以像素为精度，结构体中分别定义了矩形的宽高和高度，定义如下：typedef struct size{int width； /*矩形宽度，单位为像素*/int height； /*矩形高度，单位为像素*/}Size;3）Scalar 结构该结构是用来定义存放1- 4个数值的数组。
typedef struct scalar{double val[4];}Scalar; //可用来表示RGBA的值，A＝alpha透明度4）Image 结构OpenCV库主要是使用“Image”结构体来创造和处理图像。
定义如下：typedef struct Image{int nSize; /*Image大小*/int ID; /*版本（=0）*/int Channels; /*大多数opencv函数支持1~4个信道*/int depth; /*像素的位深度*/int dataOrder; /*0:交叉存取颜色信道。
1:分开的颜色信道。
只有CreateImage可以创建交叉存取图像*/int origin; /*0:顶—左结构，1:底—左结构*/int width; /* 图像宽像素 */int heighet; /*图像高像素*/struct_IplROI *roi; /*图像感兴趣区域*/int imageSize; /*图像数据大小*/int widthStep; /*排列的图像大小，以字节为单位*/}Image；2.1.2 OpenCV的函数体系OpenCV中每个函数的命名都已“cv”开始，然后是该函数的行为及目标。
例如用来创建图像的函数“Createlmage”，载入图像的函数“Loadlmage”。
OpenCV是为图像处理及计算机视觉在实际工程中的应用而设计的一个类库。
其中所有的函数都有与其在实际应用中所实现的不同功能而分属不同的类型。
主要函数类型有：(1)基本的图像处理与分析函数图像处理和分析的一些函数。
其中大多数函数都是针对两维象素数组的，这里我们称这些数组为“图像”，但是它们不一定非得是lmage结构．也可以是Mat或者MatND结构。
这个类型的函数主要用于实现一些基本的图像处理与分析功能。
例如图像平滑函数smooth，Sobel算子Sobel，Canny边缘分割函数Canny。
创建直方图CreateHist等。
(2)结构分析函数例如用多边形曲线逼近Freeman 链函数ApprexChains，函数MaxRect寻找包含两个输入矩形的具有最小面积的矩形边界等。
(3)运动分析与对象跟踪函数包括有高级图形用户接口highGUI用以实现对图像的载入、显示及保存等基本操作以及用以实现视频输入输出及处理的函数。
根据上述的函数体系。
程序开发者可以根据自己所开发应用程序所要实现的功能来方便地选择所需的库函数．从而大大减少开发时间和精力。
缩短程序开发的周期。
2.1.3 OpenCV的常用函数下面介绍一下OpenCV中常用的几个函数，也是利用OpenCV进行特定目标体识别的过程中常用到的函数，分别说明如下。
1）LoadImage( )：载入图像IplImage* LoadImage(const char* filename,int iscolor=CV_LOAD_IMAGE_COLOR);filename：要被读入的文件的文件名。
iscolor：指定读入图像的颜色和深度。
指定的颜色可以将输入的图片转为3信道(CV_LOAD_IMAGE_COLOR)，单信道(CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE)，或者保持不变(CV_LOAD_IMAGE_ANYCOLOR)。
2）ShowImage( )：在指定窗口中显示图像void ShowImage(const char* name,const Arr* image);name：窗口的名字。
image：被显示的图像。
2.2 图像与视频2.2.1 图像种类计算机的图像分为两大类，即位图图像和矢量图形。
位图：采用点阵方式构成图像，可以表现丰富的图像色彩，但是文件占用存储空间较大。
矢量图：以数学矢量方式记录图像，适合表示色彩较少的图像，但是可以表现和保持清晰的图像曲线，缩小、放大不会失真，文件占用存储空间较小。
像素：位图图像是由许多个离散的点组成，它们是组成图像的基本单元，被称为像素。
2.2.2 图像通道1通道：描述一个像素点，如果是灰度，那么只需要一个数值来描述它，就是单通道，为1。
2通道：2通道图像不常见，通常在程序处理中会用到，如傅里叶变换，可能会用到，一个通道为实数，一个通道为虚数，主要是编程方便；还有一种情况就是16位图像，本来是3通道，但是为了减少数据量，压缩为16位，刚好两个通道，常见格式有RGB555或RGB565，也就是说R 占5位，G占5或6位，B占5位，也有RGBA5551格式。
3通道：如果一个像素点，由RGB三种颜色来描述它，就是三通道，为3。
4通道：windows的bmp有时候是一个四通道图像，R、G、B加上一个A通道，一般叫做alpha通道，表示透明度。
2.3 OpenCV基本功能2.3.1 图片显示利用opencv中自带的函数打开一张图片。
代码:#include "highgui.h"int main(int argc, char* argv[]){//创建一lImage指针，使用LoadImage函数打开一个视频，第一个参数是视频的路径，第二个参数是指Image* src = LoadImage("C:\\Documents and Settings\\Administrator\\My Documents\\图像\\2j.jpg" , 1);//给打开的窗口命名NamedWindow("show_image");//显示这张图片ShowImage("show_image",src);WaitKey(0);return 0;}2.3.2获取摄像头，显示图像(1)与其相关的说明在获取摄像头之前先来熟悉以下opencv中视频获取的数据结构的管理方式。
1.Capture：视频获取结构说明：OpenCV中的视频获取结构。
结构Capture没有公共接口，它只能用来作视频获取函数中实用的一个参数。
2.CreateFileCapture:初始化文件中获取视频语法：Capture * CreateFileCapture(const char *filename);参数类型说明Filename const char* 使用视频文件名说明：该函数给指定文件的视频流分配和初始化Capture.返回值;分配的Capure3.CaptureFromCAM：从摄像头中获取视频语法：Capture * CaptureFromCAM(int index)参数类型说明Index in t index指的是摄像头的索引，当只有一个摄像头时，index设为-14. QueryFrame：从摄像头或者文件中抓取并返回一帧语法： Image* QueryFrame(Capture * capture)参数类型说明Capture Capture* 视频获取结构QueryFrame:从摄像头或者文件中抓取一帧，然后解压并返回一帧。
