面向偏振光傳感器的無人機(jī)導(dǎo)航平臺(tái)開發(fā).pdf

1、本文以偏振光傳感器在空中的導(dǎo)航測(cè)試為背景，在分析無人機(jī)導(dǎo)航平臺(tái)的基本架構(gòu)和控制理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種面向偏振光傳感器的無人機(jī)導(dǎo)航平臺(tái)。
　　導(dǎo)航平臺(tái)硬件部分主要由電源模塊、飛控處理器模塊、傳感器模塊、GPS模塊、數(shù)據(jù)鏈路模塊和接口模塊構(gòu)成，其中，傳感器模塊包括陀螺儀、加速度傳感器、氣壓高度傳感器和偏振光傳感器。電源模塊為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的供電;飛控處理器負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的控制管理和任務(wù)規(guī)劃，對(duì)測(cè)量信息進(jìn)行整合，結(jié)合控制指令或預(yù)設(shè)軌跡

2、生成控制信號(hào);傳感器模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)飛行狀態(tài)的檢測(cè);GPS模塊主要為系統(tǒng)提供位置信息;數(shù)據(jù)鏈路模塊用于機(jī)載平臺(tái)和地面站間的通信;接口模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和指令的傳輸。
　　導(dǎo)航平臺(tái)軟件部分采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，將整個(gè)軟件系統(tǒng)按功能劃分成不同模塊，在程序運(yùn)行的過程中，通過對(duì)各模塊的調(diào)用實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，采用I2C、SPI、USART等接口協(xié)議編程來實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的讀取和處理、GPS數(shù)據(jù)的接收和提取、遙控信號(hào)的接收和解碼、航點(diǎn)參數(shù)的存儲(chǔ)和提取、數(shù)

3、傳電臺(tái)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等功能，同時(shí)利用定時(shí)器和中斷實(shí)現(xiàn)及時(shí)準(zhǔn)確的系統(tǒng)響應(yīng)。
　　在導(dǎo)航算法方面，采用方向余弦矩陣法進(jìn)行姿態(tài)解算，建立導(dǎo)航坐標(biāo)系到機(jī)體坐標(biāo)系的方向余弦矩陣，并推導(dǎo)出方向余弦矩陣的微分方程。通過陀螺儀和加速度傳感器分別對(duì)方向余弦矩陣進(jìn)行更新，進(jìn)而求解出姿態(tài)角。利用傳感器在測(cè)量頻率上互補(bǔ)的特性，采用互補(bǔ)濾波算法對(duì)姿態(tài)信息進(jìn)行融合處理，有效地降低運(yùn)動(dòng)加速度和傳感器漂移對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。結(jié)合經(jīng)典的PID控制理論，對(duì)導(dǎo)航平臺(tái)的