基于雙核CORTEX-M4的MAVs傳感器系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、多旋翼MAVs(Micro Air Vehicles)由于具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，可控性高等優(yōu)點(diǎn)，在近年來成為熱門的研究對象。本文研究的MAVs傳感器是飛行器中的核心組成部件之一，它由AHRS子系統(tǒng)和INS\GPS子系統(tǒng)組成。本論文的主要工作如下:
　　(1)對無人機(jī)導(dǎo)航算法的應(yīng)用進(jìn)行了研究，分別是基于擴(kuò)展卡爾曼的AHRS(Attitude Heading Refernce System)設(shè)計(jì)和INS\GPS(Inertial Navi

2、gation System)設(shè)計(jì)。AHRS主要提供姿態(tài)角信息，而為了提高姿態(tài)角推算的準(zhǔn)確性，本文提出一種將動(dòng)加速度作為噪聲加入到觀測方程，陀螺的偏移誤差加入到狀態(tài)方程，聯(lián)合推算姿態(tài)角的算法。INS\GPS主要是推算出速度信息和位置信息，針對GPS會(huì)丟星、輸出頻率低等特點(diǎn)，將會(huì)采用INS\GPS聯(lián)合計(jì)算提高輸出頻率，滿足無人機(jī)控制要求。通過將設(shè)計(jì)的算法嵌入到傳感器系統(tǒng)中，將算法輸出結(jié)果與商用MTI-G進(jìn)行比較驗(yàn)證。
　　(2)為了能

3、夠滿足計(jì)算量大的算法運(yùn)算要求，故對傳統(tǒng)的單芯片慣導(dǎo)硬件系統(tǒng)做出改進(jìn)，采用雙芯片系統(tǒng)，共同協(xié)作。合理分布主從控制器上的傳感器，主控制器負(fù)責(zé)INS/GPS算法結(jié)合拓展卡爾曼推算出更加準(zhǔn)確的位置和速度信息;從控制器負(fù)責(zé)姿態(tài)航向系統(tǒng)算法結(jié)合拓展卡爾曼推算姿態(tài)信息。同時(shí)，主從雙方通過SPI協(xié)議進(jìn)行通信，互相傳遞雙方需求的數(shù)據(jù)信息。
　　(3)為了驗(yàn)證算法和硬件電路的可行性，將算法嵌入到系統(tǒng)中，通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的傳感器系統(tǒng)的有效性以及實(shí)用