小型无人机自驾仪传感器子系统的研究与设计

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20051164硕士学位论文类别:全日制硕士研究生题目：小型无人机自驾仪传感器子系统的研究与设计英文题目：ResearchandDesignofSensorSubsystemofAutoPilotforUnmannedAerialVehicle研究生：乌仁格日乐学科名称：计算机应用指导教师：李健教授二○○九年五月摘要小型无人机正在得到日益广泛的应用，其飞行控制技术也已成为国内外的研究应用热点。高度、空速、姿态以及位置、航向等信息是小型无人机飞行控制的重要参

2、数，研究这些参数的采集与数据处理所涉及的关键技术问题和硬件软件设计方法，对小型无人机飞控系统的工程研发和实际应用有着重要意义。本文论述了国内外小型无人机及飞控系统相关技术的应用与发展现状和自驾仪典型产品的技术特点。深入分析研究了满足小型无人机应用需求的传感器子系统的基本功能结构、实现方案、各关键飞行参数的数据采集与处理方法，着重讨论了气压高度和空速的测量与计算原理、传感器选型、影响测量精度的因素及解决途径等关键技术问题。论文详细论述了一个满足实际应用需求的小型无人机传感器子系统的方案、设计思想和设

3、计过程。系统以高性能混合信号微控制器C8051F121为核心；通过集成压力传感器MPXA4115A、SM5852和集成温度传感器AD592CN获得空气静压、动压和气温，处理后得到气压高度和空速；通过μbloxLEA-5SGPS模块获得地速和位置数据；通过惯性测量单元ADIS16354获取俯仰、滚转等姿态信息。处理后的数据可通过SMBus传输给飞行控制子系统作为控制参数，并封装成遥测数据包通过UART经无线数传电台发往地面站。论文对各测量采集单元传感器或模块的接口电路设计问题，以及模拟量数据采集与处

4、理程序、GPS数据包的接收与数据提取程序、GCS遥测数据包的格式及发送控制程序和GCS遥控命令接收程序的设计思想和程序流程做了详细论述。并设计了整体电路图和PCB图。关键词：小型无人机；气压高度；空速；惯性测量单元AbstractSmallUAVisbeingwideusedincreasingly,anditsflightcontroltechnologyhasalsobecomearesearchapplicationhotathomeandabroad.Height,airspeed,pos

5、ture,position,andcourseinformationsareimportantparametersofflightcontrolinsmallUAV.Studyingthekeytechnicalofcollectingandprocessingtheseparameteranddesignmethodologyofhardwareandsoftware,whichisgreatsignificanceforengineeringresearchandpracticalapplic

6、ationinsmallUAVFlightControlsystems.PaperdiscussedtechnologyapplicationanddevelopmentstatusofsmallUAVandflightcontrolsystem,andtechnicalcharacteristicsoftypicalproducts.ItdepthanalyzedapplicationstomeettheneedsofsmallUAVsensorsubsystem’sbasicfunctions

7、structure,realizationprogram,andthekeyflightdata’scollectionandprocessingmethods.Paperfocusedonthealtitudeandairspeedpressuremeasurementandcalculationprinciple,selectionsensortype,thefactorsthataffectthemeasurementaccuracyandthekeytechnicalofsolutionp

8、roblems.Paperdiscussedindetailsolutions,designthinkinganddesignprocessofasmallUAVsensorsubsystemwhichmeettheneedstopracticalapplication.Thesystemusedhigh-performancemixed-signalmicrocontrollerC8051F121asthecore.Itgetsstaticpressure,dynamicpres