基于单片机的无人机指示空速测量系统设计

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1、90传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第7期基于单片机的无人机指示空速测量系统设计揭峰，严家明，李永恒，苏醒(1．西北工业大学电子信息学院。陕西西安710129；2．水城矿业集团公司鑫晟化工厂，贵州六盘水553000)摘要：介绍了一种基于单片机的无人机指示空速测量系统的设计与实现；论述了系统的硬件组成和算法设计。针对指示空速与动压的函数关系式，提出了线性插值算法的设计方案，系统相对误差控制在2％以内。测试结果表明：该系统具有良好的稳定性，能实时、高精度地解算并输出指示空速值。关键词：单片机

2、；指示空速；动压；线性插值中图分类号：TP368文献标识码：A文章编号：1000--9787(2010)07-0090-03DesignofindicatedairspeedmeasuringsysteminunmannedaerialvehiclebasedoOnMJVlCUJIEFeng，YANJia—ming，LIYong—heng，SUXing(1．SchoolofElectronicsandInformation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710129，China；2．XinshengChemic

3、alPlant，ShuichengMiningCombine，Liupansui553000，China)Abstract：Thedesignandrealizationoftheindicationspeedmeasuringsysteminpilotlessaircraftbasedonmicro—controllerunit(MCU)areintroduced．Thehardwareandthealgorithmofmeasuringsystemareelaborated．Aimedattheexpressionoffunctionofindicateda

4、irspeedanddynamicpressure，linearinterpolationalgorithmispresented．TherelativeerrorofthemeasuringsystemiSwithin2％．Thetestresultshowsthatthemeasuringsystemhasgoodstabilityanditcanreal—timecalculateandoutputindicatedairspeedwithhighprecision．Keywords：micro—control—unit(MCU)；indicatedair

5、speed；dynamicpressure；linearinterpolation0引言10。Pa，P为标准海平面上的大气密度，1．225kg／m3，把k，指示空速是飞机飞行过程中需要测量的一项大气参P和P的具体数值代人到公式中，得数，是代表飞机气动性能的重要指标。空气动力学中指出，Vi=3·64579000[(1+)。“一1]·(2)飞机的升力直接取决于动压值的大小，而指示空速就是动可以看到，V和q是一一对应的单值函数关系。本系压的间接反映。因此，无论飞机在什么高度上飞行，只要指统测量范围为50-400km／h，对应的动压范围为0．1182—示空速保持在某个数

6、值以上，飞机就不会失速，特别是在起7．7654kPa，其函数关系如图l所示。飞和着陆阶段，指示空速就显得尤为重要。本文介绍了一种基于AT89S51单片机的无人机指示空速测量系统的设计。实验测试结果表明：相对误差小于1．5％，满足设计要姜求。1指示空速测量原理指示空速与动压的函数关系为，图1指示空速与动压的函数关系图Fig1Functionrelationdiagramofindicatedairspeed式中为指示空速，为绝热指数，对于空气来说k=anddynamicpressure1．4，P为标准海平面上的大气静压，其值为101．325×收稿日期：2009—1

7、16第7期揭峰，等：基于单片机的无人机指示空速测量系统设计91由以上函数关系式及其图形可知，当传感器给出动压电信号以后，便可以通过合适的数值方法来解算出相应的指示空速值。2系统组成与工作原理一IN+IN本文所介绍的测量系统的总体组成方案如图2所示。—l5差压传感器感受动压值(总压和静压之差)，并将其转换为相应的电压信号。从传感器端输出的电压信号是比较微弱图3放大调零电路的，必须通过放大器和调零电路的适当处理再传送给A／DFig3Circuitofamplifierandzeroadjustment转换器。A／D转换器负责把放大和调节后的模拟信号转7．7654kP

8、a范围内对应的电压值放大