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1、仿真技术《微计算机信息》(测控自动化)2010年第26卷第3-1期文章编号:1008-0570(2010)03-1-0166-02无人机空速测量系统仿真与设计SimulationandDesignofUAVairspeedmeasurementsystem1,2严家明1(1.西北工业大学;2.塔里木大学)孟洪兵MENGHong-bingYANJia-ming摘要:在无人机空速测量系统设计中,要经过系统功能划分,软硬件设计,电路制版,整体联调等步骤,结果是否符合设计要求通常需要软硬件设计完成调试通过后才能得知
2、。而整个设计牵涉环节较多,很少一次达到目的。Proteus软件是一个完全脱离硬件平台进行系统虚拟开发的工具,结合KeilC51软件可以方便的完成整个系统的设计,仿真中可以随时修改设计、调整软硬件分工以提高系统性能降低系统误差。使用仿真软件对设计方案的各个环节进行验证和优化,测试系统性能,可及时发现系统瓶颈,优化软硬件设计,提高效率,缩短开发周期。关键词:空速测量系统;软件;计算机仿真中图分类号:TP212文献标识码:AAbstract:InthesystemdesignofUAVairspeedmeasur
3、ement,mustundergosystemfunctiondivision,softwareandhardwaredesign,技PCBdesign,systemtesting,etc.Aftersystemtestingcanknowwhethertheresultdoesmeetthedesignrequirements.Butthesystemdesignsohardtocompleteonlyonce.TheProteusisavirtualdesigntooltodepartfromtheha
4、rdwareplatform,usingitandKeil术C51softwarecanbeeasiertocompletethewholesystemdesign.Intheemulationdesignprocess,cancarryontheconfirmationandtheoptimizationtoeachlinkofdesignproposalandtestthesystemperformance.Thendiscoverysystemquestiontimely,optimizesoftwa
5、reandhardwaredesign,raisetheefficiency,reducethedevelopmentcycle.创Keywords:airspeedmeasurementsystem;Software;Computersimulation新对低速的影响较大。需要选择灵敏度高、量程适当、线性好的传1引言感器。空速测量电路系统的设计过程与一般的嵌入式系统开发表1差压传感器的误差影响在不同空速情况下的分布类似,分以下几步:①系统原理图设计,元器件选择、安装和电气检测等(硬件设计);②系统程序设计
6、,调试、汇编编译等(软件设计);③系统在线调试、检测,实时运行(系统综合调试)。这一切完成后才可以看到电路实验结果是否符合设计要求。整个过程中通常要进行反复修改、重做PCB板以致重新设计整个方案。开发周期长,效率很低。计算机仿真中配合Proteus提供的虚拟仪表和程序的模块化设计,可以分别调试软硬件设计,在产品电路板制作完成之前,就可以看到实验结果,及时发现设计中的失误,2.2空速测量系统的设计找出系统误差的瓶颈,对软硬件进行合理的优化。从而大幅度缩2.2.1硬件电路设计短系统的开发周期。硬件结构:如图1所
7、示,包括微差压传感器,单片机,A/D转2无人机空速测量系统的设计换,精密参考电压,显示驱动,显示模块,串口通信等几部分组成。主要设计指标:误差小于1%,测量50~300km/h的指示空速。体积小,功耗低。2.1理论基础无人机所处的大气静压,大气密度看作常数,并分别等于国际标准大气中所规定的标准海平面上的大气静压P0和密度ρ0,则指示空速计算公式为:(1)图1电路结构根据上述公式计算的空速和差压分布情况见表1所示。为加快开发进度,降低设计成本,设计中尽量采用成熟电从表1可见,空速和动压呈非线性关系,并且传感器
8、的误差路。优先选用在Proteus中已有器件模型,技术先进的元器件。从表1可以看出量程内的动压在0~4.2kPa范围内变化,选孟洪兵:副教授硕士用传感器量程要尽量与测量的范围相符,以利于同样的精度条-166-360元/年邮局订阅号：82-946《现场总线技术应用200例》您的论文得到两院院士关注仿真技术件下减小误差。A/D转换对系统精度的要求也很关键,要考虑设3基于Proteus和KeilC51的单片计精度,PC
