基于vxworks的无人机飞行控制系统软件开发

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1、中图分类号：V249论文编号：102870313-S243学科分类号：081101硕士学位论文基于VxWorks的无人机飞行控制系统软件开发研究生姓名刘光辉学科、专业控制理论与控制工程研究方向飞行控制技术指导教师李秀娟副研究员南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一三年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringDevelopmentofFlightControlSystemSoftwareforUAVBasedonVxW

2、orksAThesisinControlTheoryandControlEngineeringbyLiuGuanghuiAdvisedbyLiXiujuanSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2013承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的

3、材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要无人机功能的增加、任务的复杂化以及余度系统的使用等因素导致飞行控制软件开发和维护工作越来越繁重，因此在软件设计中需要采用功能强大的多任务实时操作系统以及合理的数据管理方案。本文基于VxWorks实时操作系统开发出了具有一定数据管理功能的无人机飞行控制软件，软件在满足功能需求的同时，具有良好的实时性、可靠性和可维护性。本文首先针对飞行控制计算机X

4、86目标板进行了VxWorks系统的BSP开发和引导盘的制作，从而成功实现VxWorks系统的移植，并通过网络方式搭建了主机-目标机交叉开发环境。其次，完成了CPU板、D/A板、A/D板、串行通信接口板驱动程序的开发。紧接着进行了上层应用模块的开发工作，根据飞行控制软件需求和VxWorks的一系列多任务机制依次完成了软件任务划分、优先级分配以及各个模块的详细设计。鉴于用全局变量实现模块间数据传递给飞行控制软件可读性、可维护性和可靠性带来的不利影响，本文通过数据通信机制、模块注册注销机制以及数据组织方案的设计实现了软件的数据管理功能。软件开发工作完成之后，本文对系统

5、内核性能、底层驱动、软件功能和性能分别进行了充分的测试，并完成了半实物实时飞行仿真试验，通过各项测试与仿真结果表明该飞行控制软件能够满足无人机飞行控制的需求。关键词：无人机，飞行控制软件，VxWorks，X86，多任务i基于VxWorks的无人机飞行控制系统软件开发ABSTRACTAsmorefuctionandmorecomplextaskneedstobeimplementedandredundancydesigntechnologyisappliedtoflightcontrol,flightcontrolsoftwareforUAVhasbecomemor

6、ecomplex.Toreducetheworkloadofsoftwaredevelopmentandmaintenance,apowerfulmultitaskRTOS(RealTimeOperatingSystem)andareasonabledatamanagementstrategyshouldbeappliedinsoftwaredesign.FlightcontrolsoftwareforUAVthathasdatamanagementfunctionbasedonVxWorksisdeveloped.Thesoftwarenotonlysatisf

7、yallthefunctionneedsbutalsohasgoodrealtimeperformance,reliabilityandmaintainability.AccordingtothehardwareconfigureofnewX86targetboard,theVxWorksBSP(BoardSupportPackage)isdevelopedandthebootdiskiscreatedsothatVxWorksissuccessfullyportedtotargetboard.Andacross-developmentenvironmentise

8、stabl