基于ARM-Linux的空中机器人嵌入式飞控系统实现研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要本文针对参加全国空中机器人大赛的小型固定翼空中机器人，研究实现了基于ARM．Linux的嵌入式飞行控制系统。首先依据空中机器人的总体功能需求，给出了飞行控制系统总体设计方案：然后设计实现了基于ARM的飞控系统硬件平台。其次，对嵌入式Linux系统的移植进行了研究，实现了U．Boot内核引导程序、嵌入式Linux内核、yaffs根文件系统向基于ARM的飞控系统硬件平台的移植，构建了嵌入式ARM-Linux软件开发环境；再次，基于嵌入式ARM-Linux软件开发环境，开发了飞控系统各传感器模块的驱动程序；采用四元数姿态实

2、时修正算法，开发编写了捷联惯性导航系统的姿态解算程序；依据飞行控制软件总体流程和模块化编程的思想，开发编写了初始化模块、主循环模块和数据通信模块。最后，在实验室内对实现的飞行控制系统进行了单元调试和系统集成实验，实验结果表明硬件电路和系统能正常运行，软件模块功能正确。关键词：空中机器人，飞行控制系统，ARM，Linux，捷联惯性导航系统基于ARM．Linux的空中机器人嵌入式飞控系统实现研究AbstractAimingatsmallaerialrobotwithfixedwingsofNationalAerialRoboticsCompetitio

3、n,theem-beddedflightcontrolsystembasedonARM-LinuxisresearchediIlthispaper．Firstly,basedOiltheoverallfunctionalrequirementsofaerialrobots，theoverallschemeofflightcontrolsystemisgiven,andthen,theflightcontrolsystemhardwareplatformbased011ARMisde-signedandrealized．Secondly,ARM-Li

4、nuxsoftwareofflightcontrolsystem，includingu-boot,linuxkernel，yaffsrootfilesystems，areresearchedandtransplantedintothishardwareplatformtocon-structtheembeddedARM·LinuxSoftwareDevelopmentEnvironment．Thirdly,basedontheembed-dedsoftwaredevelopmentplatform，wecompiledriversforeverys

5、ensormoduleinAerialRobotflightcontrolsystem．AttitudeupdatingalgorithmbasedquaternionforStrap-downInertialNaviga-tionSystem(SINS)isintroducedandSINSmoduleaccordingtothisalgorithmiscompiled．Accord-hagtotheflightcontrolsystem’sfunctionandsoftwareworkflow,theinitializationmodule，m

6、ainLoopmoduleanddatacommunicationmodulealedesignedandcoded．Finally,unittestandsystemintegrationtestofeveryfunctionalsoftwareandhardwaremoduleofflightcontrolsystemisdoneinthelaboratory,andtheresultsshowthathardwarecircuitandsystemoftheflightcontrolsystemrunsrightlyandsoftwaremo

7、dulescouldmeetthedesignrequirements．Keywords：AerialRobot,flightcontrolsystem，ARM,theembeddedLinux，SINS南京航空航天大学硕士学位论文目录第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。l1．1课题研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。11．2空中机器人的国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．2．1国际空中机器人的研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

8、⋯⋯。11．2．2国内空中机器人的研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。31．3空中机器人的系统组成⋯⋯⋯⋯