小型无人机多传感器高度测量模块设计研究

发布时间：2018-04-15 04:19

  本文选题：小型无人机 + 多传感器　； 参考：《内蒙古工业大学》2017年硕士论文

【摘要】：高度数据是航空器飞行控制的重要参数。对于小型无人机,因其对飞控系统体积重量的严苛限制,通常采用压力传感器采集所在高度的大气压力,根据气压高度公式计算得到相对于标准海平面的标准气压高度,或相对于起飞点等已知精确海拔高度的某一参考平面的绝对高度作为飞行控制所需的高度参数。实现小型无人机的自主起降、低空或超低的飞行控制除了需要上述标准气压高度或绝对高度外,还需要更为精确的相对于起降场地面的相对高度或相对于飞机下方地面或山体、树林、建筑等障碍物的真实高度,以保证飞行控制的可靠与安全。本文对可为小型无人机飞行控制提供所需多种飞行高度参数的多传感器高度测量模块的相关设计问题进行了研究。在对多种高度参数的获取途径和方法进行分析研究的基础上,确定了通过压力传感器、GPS高度数据和温度传感器获取绝对高度信息,由超声测距模块获取相对高度或真实高度信息的设计方案;设计实现了一个通过压力传感器BMP180、GPS模块MAX6、超声测距模块KS103及其内置温度传感器DS18P20进行信息和数据采集,以32位高性能ARM微控制器STM32F103TB为核心,可通过USART向飞控子系统提供多种高度参数数据的多传感器高度测量模块;对各传感器的接口和数据采集与处理软件的设计、传感器误差补偿与温度补偿、气压高度计算中参考平面高度数据的选取与数据获取、通过超声波测距模块获取相对高度和真实高度,以及总体软件设计过程中的嵌入式多任务软件的结构、机制和设计方案与方法等问题逐一进行了研究;对设计实现的多传感器高度测量模块进行了地面测试,搭载Phantom小型四旋翼无人机进行了外场飞行动态测试,并对测试结果进行了分析。论文还设计搭建了超声回波采集测试电路,对超声测高回波信号进行捕获分析,以研究超声波高度测量的量程拓展和在小型无人机大动态条件下超声波高度测量的相关问题。
[Abstract]:This paper studies the relative design of high - performance ARM microcontroller STM32F103TB using pressure sensor , GPS module MAX6 , ultrasonic distance measuring module KS103 and its built - in temperature sensor DS1820 .

【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：V279;TP212;TP311.52

【参考文献】

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10 梁胜展;郭雪梅;余晓填;;基于BMP085气压传感器及BP算法的高度测量研究与实现[J];传感技术学报;2013年05期

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5 李力;无人机输电线路巡线技术及其应用研究[D];长沙理工大学;2012年

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本文编号：1752491