基于红外传感原理的无人机姿态测量系统设计.pdf

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1、2014年第33卷第9期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechno1ogies)lO1DOI：10．13873／J．1000-9787(2014)09--00101--03基于红外传感原理的无人机姿态测量系统设计李晓雨，马春林，支炜，褚金奎(大连理工大学精密特种加工教育部重点实验室，辽宁大连116023)摘要：由于红外温度传感器能有效感知天空间的热辐射，并且相比传统姿态测量的传感器具有体积小、重量轻、成本低等特点，设计一种基于红外传感原理的无人机姿态测量系统；该系统以新型的ARMCortex—M3内核微处理器STM32F

2、103ZET6作为处理单元，通过采集红外传感器的姿态信息，进行姿态解算，进而获得无人机的姿态角；同时分析了太阳干扰对实验的影响。实验测试表明：该姿态测量系统简单实用，性能稳定，精度高，能有效满足一般无人机姿态测量的要求。关键词：红外传感器；姿态测量系统；无人机；太阳干扰中图分类号：V249文献标识码：A文章编号：1000--9787(2014)09-0101-03DesignofattitudemeasurementsystemforUAVbasedoni‘nt一rared一sensi●ngpr‘inci‘p一le‘LIXiao-yu，MAChun—li

3、n，ZHIWei，CHUJin．kui(KeyLaboratoryofTechnologyPrecision&Non-traditionalMachiningofMinistryofEducation．DalianUniversityofTechnology，Dalian116023，China)Abstract：Duetoinfraredsensorcaneffectivelyinducethermalradiationamongtheskyandground，anditalsohasadvantagessuchassmallsize，lightwei

4、ghtandlowcost，comparedwithtraditionalattitudemeasurementmethods，designanattitudemeasurementsystemforUAVbasedoninfraredsensingprinciple；thesystemworkswithnew-fashionedARMCortex—M3microprocessorSTM32F103ZET6asitsprocessingunit，throughcollectingattitudeinformationofinfraredsensor，an

5、dattitudecalculating，thusgainattitudeangleofUAV；andeffectofinterferenceofthesunonexperimentisalsoanalyzed．Theexperimentaltestsverifythattheattitudemeasurementsystemissimple，practical，worksstablyandprecisely，andabletomeettherequirementsofgeneralUAVattitudemeasurement．Keywords：infr

6、aredsensor；attitudemeasurementsystem；UAV；disturbancebysunradiation0引言1硬件设计无人机稳定控制和导航的最基本、最核心的参数之一飞机的稳定性是飞机设计中最为重要的参数，它直接是姿态角。传统姿态测量方法主要是惯性测量系统，但由表征飞机在受到扰动后恢复到原始状态的能力。其中，飞于其硬件系统设计复杂，成本较高，陀螺仪在长时间工作时机的稳定性包括纵向、横向和航向稳定性，分别反映俯仰、还存在累积误差，因此，想低成本地完成无人机自主控制仍滚转及方向的稳定特性。本文所设计的基于红外传感原理旧比较困难⋯。

7、考虑到红外温度传感器能感知天空地面的无人机姿态测量系统是无人机飞行控制系统的重要组成间的热辐射的特点，本文提出一种新型的测量姿态信息的部分之一，主要针对飞机飞行中在纵向和横向稳定性的控方法，相比传统姿态测量系统，其具有体积小、重量轻、成本制。无人机飞行控制系统硬件平台如图1，主要由红外传低等特点。采用新型的ARMCoaex-M3内核微处理器感器、气压传感器、处理器、执行机构、遥控接收机、电台等STM32F103ZET6作为处理单元，使用两对红外温度传感器部分组成。其中处理器作为数据处理和飞行控制的核心，对飞机的俯仰和横滚信息进行姿态捕获，实验表明：该方法

8、主要完成采集各只传感器的数据，对数据进行综合处理并能有效满足一般无人机姿态测量的