基于双核cortex-m4的mavs传感器系统的研究与实现

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1、■■Ｉ－．１单位代码：１０３－－：分类号；学号：２０１３１２２１４４４密级ｉｌｉ读金立Ｈ采毒硕±学位论文＇馨基于双核ＣＯＲＴＥＸ－Ｍ４的ＭＡＶｓ传感器系统的妍究与实现ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄｉｍｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＭＡＶｓｓｅｎｓｏｒｓｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｐｏｎｅｄｕａ－－化ｌｃｏｒｅｏｆＣＯＲＴＥＸＭ４申请人姓名：潘佳僅指导教师：膝合摆副教授合作导师：王伟教授：系统科学专业名称：：导航与制导研究方向所在学院：信息与控制学院二〇—六年六月

2、＊■—？＜独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研。究成果本论文除了文中特别加Ｗ标注和致谢的内容外，不包含其他人或其他机构己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京信息工程大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。其他同志对本研巧所做的贡献均己在论文中作了声明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：ＩＶ关于论文使用授权的说明南京信息工程大学、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版）杂志社、中国科学技术信息研究所的《中国学位论文全文数据库》有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档

3、，并通，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文过网络向社会提供信息服务一。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可Ｗ公布（包括刊登）论文的全部或部分内容（。论文的公布包括刊登）授权南京信息工程大学研巧生院办理。□公开□保密（年月）保密的学位论文在解密后应遵守此（协议）０以＇１学位论文作者签名：番隹苗签字日期：！、《、Ｑ日期（指导教师签名；如复＿＿签字＿目录摘要ＩＩＩＡｂｓｔｒａｃｔＩＶ一第章绪论１１．１研巧目的及意义１１．２国内外研究现

4、状２１．３ＭＡＶｓ传感器在无人机中的作用４１５．４本文主要研究内容第二章基础理论７２．１坐标系定义７２．２姿态角的表示方式８２．２．１欧拉角微分方程式８２．２．２方向余弦微分方程式９２．２．３四元数微分方程式１０２．３传感器系统的信息处理１３２．３．１线性卡尔曼滤波器１３２．３．２扩展卡尔曼滤波器１５２．４本章小结１９第Ｈ章ＭＡＶｓ传感器系统信息融合技术２０３．１多传感器信息融合技术２０３丄１信息融合架构体系２０３丄２信息融合的主要算法２１３丄３ＭＡＶｓ传感器

5、系统中的信息融合２２３．２传感器信息的融合２３３．２．１互补滤波姿态融合算法２３３．２．２基于扩展卡尔曼的ＡＨＲＳ算法２５３．２．３基于拓展卡尔曼的ＩＮＳ＼ＧＰＳ算法２８３．３本章小结３１第四章传感器系统的硬件结构３２４３．１系统的总体方案的设计２４．２中央处理单元３３Ｉ４３３．２．１多处理器结构的设计理念４．２．２微控制器的选择３４４３７．３信号采集处理单元４．４传感器单元４０４４０．４．１陀螺仪与加速度计４．４．２气压计和地磁计４３４４５．４．３ＧＰＳ模块

6、４．５系统电源模块４６４４７．６ＰＣＢ制造与ＳＭＴ贴片４．７本章小节４９第五章实验及实验分析５０５．１实验器材Ｗ及软件环境５０５丄１实验器材５０５丄２软件环境巧５５４．２实验过程及结果分析５．２．１原始数据的验证与校准５４５．２．２优化姿态算法的验证巧５．２．３优化拓展卡尔曼算法的比较６２５．２．４ＩＮＳ＼ＧＰＳ算法验证６６５６．３本章小结７第六章结论与展望６８６．１论文总结６８６．２工作展望６９参考文献７０致谢７３作者简介７４ＩＩ摘

7、要多旋翼ＭＡＶｓ（ＭｉｃｒｏＡｉｒＶｅｈｉｃｌｅｓ）由于具有机械结构简单，可控性高等优点，在近年来成为热口的研巧对象。本文研究的ＭＡＶｓ传感器是飞行器中的核一王也组成部件之，它由ＡＨＲＳ子系统和ＩＮＳ＼ＧＰＳ子系统组成。本论文的主要作如下：１对无人机导航算法的应用进行了研究，分别是基于扩展卡尔曼的ＡＨＲＳ（）（ＡｔｉｔｕｄｅＨｅａｄｉｎｇＲｅｆｅｍｃｅＳｓｔｅｍ）设计和ＩＮＳ＼ＧＰＳ（ＩｎｅｒｔｉａｌＮａｖｉａｔｉｏｎＳｓｔｅｍ）ｙｇｙ设计。ＡＨＲＳ主要提供姿态角信息，而为了提高姿态角推算的准确性，本文提出一种

8、将动加速度