小型無人機控制與仿真環(huán)境設(shè)計.pdf

1、隨著無人機功能的增強以及控制精度的提高，飛行控制軟件的實時性和可靠性受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。完備的仿真測試環(huán)境是保證無人機飛行控制軟件安全的一個重要手段，它可以有效地驗證飛行控制邏輯的正確性、檢測飛行控制系統(tǒng)中存在的缺陷，提高飛行的可靠性。鑒于此，本文以某樣例無人機為對象，設(shè)計開發(fā)了適用于小型無人機的控制與仿真環(huán)境。
　　本文首先分析了國內(nèi)外小型無人機常用的控制與仿真環(huán)境的組織架構(gòu)，給出了由控制軟件、三維視景仿真等模塊構(gòu)成的控制與仿真環(huán)

2、境的技術(shù)方案。然后,結(jié)合小型無人機控制與仿真環(huán)境的軟硬件特點，將μC/OS-II實時操作系統(tǒng)移植到基于MPC565的飛行控制系統(tǒng)后，開發(fā)了基于TouCAN控制器的CAN總線的底層驅(qū)動模塊，構(gòu)建了飛行控制軟件的運行環(huán)境。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)飛行控制軟件對實時性要求以及μC/OS-II運行特點，按照模塊化設(shè)計思想，確定了飛行控制軟件任務(wù)優(yōu)先級的分配方案，開發(fā)了事件管理、遙控遙測、狀態(tài)監(jiān)測、控制律解算、導(dǎo)航制導(dǎo)等關(guān)鍵飛行控制軟件模塊，實現(xiàn)了樣例無

3、人機的飛行控制功能。接著，使用LabVIEW設(shè)計開發(fā)了飛行控制軟件與FlightGear軟件間的CAN通信接口軟件，實現(xiàn)了基于FlightGear內(nèi)置六自由度數(shù)字飛機模型的三維可視化仿真和基于遙測數(shù)據(jù)驅(qū)動的三維可視化仿真，解決了飛行控制系統(tǒng)的邏輯驗證與綜合仿真測試等問題。
　　最后，對樣例無人機的控制與仿真環(huán)境的自主飛行、指令飛行、人工飛行、故障處置、三維可視化仿真等功能進(jìn)行了半物理仿真測試。測試結(jié)果表明：控制與仿真環(huán)境各項功能正