无人机飞行控制系统的硬件设计与研究

发布时间：2017-05-26 21:16

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【摘要】： 随着无人机在军民两用领域越来越多地发挥重要作用,无人机研究也越来越多地得到世界各国的普遍重视。自动飞行控制系统作为无人机的控制核心,是无人机研究的重点和热点问题。 本文在分析无人机自动飞行控制原理和系统构成的基础上,设计并实现了一种基于ARM处理器的无人机飞行控制器。对飞行参数采集所需传感器模块进行了选型;根据采集模块的需求和系统的任务要求,分别完成了AD信号采集、UART以及SPI串行信号通讯等接口设计,进行了各传感器模块的应用测试;设计了无人机遥控和自主飞行模式之间的转换控制方式,提高了飞行安全性;扩展了数据存储电路以满足飞行参数记录的要求,最终得到了飞行控制系统硬件的整体设计,并完成了印刷电路板制作工作;其后,在ADS环境下开发了ARM底层接口的基本驱动和初始化程序,进行了飞行控制系统数据采集与舵机控制的基本功能运行实验。实验结果表明,所实现系统能够完成对各传感器模块数据的实时采集和对舵机的任意角度快速控制,从而为今后进一步深入研究无人机飞行控制奠定了硬件基础。
【关键词】：无人机 飞行控制器 ARM 串行通讯
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：V249.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-10
• 1.1 无人机7
• 1.2 国内外无人机研究与发展现状7-8
• 1.3 本课题的研究意义及主要内容8-10
• 2 飞行控制系统原理及构成10-15
• 2.1 飞行控制系统的基本原理10-12
• 2.1.1 飞行控制系统的主要功能10
• 2.1.2 飞行控制系统的基本原理10-12
• 2.2 飞行控制系统基本构成12-15
• 2.2.1 传感器12-13
• 2.2.2 舵机13-14
• 2.2.3 飞行控制器14-15
• 3 基于ARM的飞行控制器设计15-43
• 3.1 系统总体构成15-17
• 3.2 ARM芯片的选择17-19
• 3.2.1 ARM系列产品简介17
• 3.2.2 ARM的芯片选择17-19
• 3.3 ARM系统的设计19-26
• 3.3.1 电源电路19-20
• 3.3.2 时钟20-21
• 3.3.3 复位电路21-22
• 3.3.4 调试接口22-23
• 3.3.5 存储系统扩展23-26
• 3.4 导航系统设计26-37
• 3.4.1 导航系统简介26-27
• 3.4.2 GPS导航及其接口设计27-29
• 3.4.3 罗盘及其接口29-32
• 3.4.4 高度速度传感器及A/D转换32-35
• 3.4.5 舵机控制及PWM输出35-37
• 3.5 遥控模块及控制转换模块37-40
• 3.5.1 遥控控制模块37-38
• 3.5.2 控制转换模块的设计38-40
• 3.6 电路板设计制作40-43
• 4 开发环境及调试程序设计43-52
• 4.1 开发环境43-46
• 4.1.1 编译器的选择43
• 4.1.2 μC/OS-Π嵌入式操作系统移植43-46
• 4.2 调试相关程序设计46-52
• 4.2.1 A/D采集47-48
• 4.2.2 PWM波形产生48
• 4.2.3 串口通讯48-50
• 4.2.4 SPI通讯50-52
• 5.实验及调试52-61
• 5.1 电源及CPU 工作测试52-54
• 5.2 A/D采集及PWM转换电路测试54-56
• 5.2.1 压力传感器的A/D采集54-55
• 5.2.2 PWM转换电路测试55-56
• 5.3 PWM控制信号输出测试56-57
• 5.4 串行通讯测试57-61
• 5.4.1 RS-232串口57-59
• 5.4.2 SPI串行总线59-61
• 结论及展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 附录A66-71

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9 杨宁,王保印;无人机航空电子综合测试系统[J];兵工自动化;2004年01期

10 丁力军,丁海生;无人机发动机综合测试系统的设计与实现[J];计算机测量与控制;2004年05期

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7 许自富;阮安路;张樋;魏泽峰;刘昌锦;;无人机机载传感器现场校准系统的设计[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集（一）[C];2007年

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10 ;飞行器设计专业发展[A];航空科学技术学科发展报告（2006-2007）[C];2007年

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6 ;伊朗成功试验国产隐身无人机[N];中国航空报;2010年

7 许峗;巴基斯坦接收美国“影子”无人机[N];中国航天报;2010年

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本文编号：398121