基于ARM的超小型无人直升机飞控系统设计与实现

发布时间：2017-10-10 21:23

  本文关键词：基于ARM的超小型无人直升机飞控系统设计与实现

  更多相关文章： 超小型无人直升机 飞控系统框架 ARM μC/OS-II LabVIEW

【摘要】：与机翼固定不动的无人机比较,拥有旋翼的直升机能够在垂直方向上升或下降、在空中的固定位置悬停、向前方飞行、向后方飞行、侧向飞行和在原地转头,发生故障时可以安全着陆,因其显著的优势使得其在军事和民事中的各个领域中大量被应用。伴着无人直升机的应用与日俱增,全球有愈来愈多的科学研究机构和组织对其进行研究。飞控系统在整个无人直升机系统中充当着重要角色。飞行控制系统所涉及到的硬件较多,所以要求飞控计算机拥有足够的接口资源来收发大量数据。飞行控制系统较复杂,往往需要处理多个任务并且对实时性有极高的要求,所以飞行控制软件应该基于一个可靠的操作系统而建立。针对以上的两点要求,本设计采用了以ARM Cortex-M3为内核的处理器作为飞控计算机,并且在μC/OS-II实时操作系统下对实现机载飞控软件的设计。首先,本文从硬件入手,分析了超小型无人直升机飞控系统的硬件功能需求,依据此需求,给出了硬件结构设计方案,并阐述了所涉及的硬件的工作原理、接口方式、通信方法等。然后,从软件入手,分析了超小型无人直升机飞控系统的软件功能需求,并据此对软件功能做出划分。在硬件结构的基础上,设计了机载飞控软件和上位机数据传输软件,其中机载飞控软件基于μC/OS-II实时操作系统,被划分为9个任务,相关的任务之间采用消息邮箱通信机制进行同步;上位机数据传输软件基于LabVIEW而设计,用于飞机起飞前对于控制参数的传递。最后,阐述了软件开发的环境,软件的调试方法并且对完成的飞控软件的功能进行测试。结果表明本文设计的超小型无人直升机飞控系统能够达到基本功能需求。
【关键词】：超小型无人直升机 飞控系统框架 ARM μC/OS-II LabVIEW
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V279;V249.1
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 引言9
• 1.2 小型无人直升机研究现状及发展趋势9-11
• 1.3 本文研究内容及重难点11-14
• 第2章 超小型无人直升机飞控系统硬件结构设计14-24
• 2.1 硬件功能需求分析14
• 2.2 硬件结构设计14-15
• 2.3 硬件工作原理15-23
• 2.3.1 飞控计算机15-16
• 2.3.2 姿态测量仪16-18
• 2.3.3 全球卫星定位系统18-21
• 2.3.4 超声波测距仪21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 超小型无人直升机飞控系统软件设计24-57
• 3.1 软件功能需求分析24-25
• 3.2 基于 μC/OS-II的机载飞控软件设计25-46
• 3.2.1 μC/OS-II实时内核26-34
• 3.2.2 开始任务34
• 3.2.3 遥控任务34-36
• 3.2.4 姿态数据采集处理任务36-39
• 3.2.5 高度数据采集处理任务39-40
• 3.2.6 GPS数据采集处理任务40-42
• 3.2.7 下位机数据接收任务42-43
• 3.2.8 控制律任务43-44
• 3.2.9 舵机控制任务44-45
• 3.2.10 遥测任务45-46
• 3.3 基于LabVIEW的上位机软件设计46-56
• 3.3.1 USB总线仪器特点46-48
• 3.3.2 配置NI-VISA控制USB设备48-49
• 3.3.3 上位机软件设计49-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第4章 超小型无人直升机飞控系统功能测试57-64
• 4.1 软件开发57-59
• 4.2 软件功能测试59-63
• 4.3 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-70
• 致谢70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王奕;曾国贵;黄一敏;王小青;;基于μC/OS-Ⅱ的无人直升机飞行控制软件设计[J];直升机技术;2007年02期

，

本文编号：1008693