探究无人机无人侦察机自动驾驶仪制约系统查抄袭率

摘要：无人机的诞生与进展是世界科技的伟大进步，由于其特殊的功能和运用领域，成为了世界各国的宠儿，并且为其投入了巨大的努力。正是几代人的不懈探讨，促使了无人机功能不断的改善，逐步向小型化、智能化、高攻击性和隐形性方面转型。现代化的无人驾驶飞机摆脱了单一的军事运用，向民用方面进展，在诸多的方面，起到了重大的作用。本论文以无人机为探讨背景，重点介绍自动驾驶仪的制约系统探讨。自动驾驶仪是无人机的核心，是根据技术要求和任务自动制约飞行器轨迹的设备，其作用主要是保持飞机姿态和辅助驾驶员操纵飞机。通常，无人机自动制约系统包括处理器、检测元件和执行机构，通过它们的协调作用，完成飞行器的各种功能。自动制约系统的优劣决定了飞行器性能好坏。本论文将对自动驾驶仪硬件组成设计以及制约算法方面做出探讨，以高性能、低功耗ARM芯片为嵌入式处理器，结合各种MEMS微传感器以及经典制约论述，设计出满足一定功能要求的自动驾驶仪。论文主要以系统的硬件开发和飞行制约规律两个方面进行详细的探讨，并阐述了姿态信号的滤波以及解算策略。主要内容包括：一、浅析近几年国内外无人机和自动驾驶仪的进展情况，了解先进的制约策略，结合基于MEMS传感器的自动驾驶仪技术特点与优势，确定设计案例。二、整体说明自动驾驶仪制约系统的硬件组成，浅析总体结构，分别介绍处理器、陀螺仪、三轴加速度计、GPS和气压高度计的特点与电路设计，根据所定的无人机功能和指标，完成硬件平台的设计。三、选择合适的空间坐标系，根据无人机飞行时的受力与力矩情况，以纵向和横侧向两个方面建立状态空间方程，运用小扰动原理对方程进行线性化处理。四、根据实际参数建立纵向和横侧向线性状态空间方程，验证方程自身的收敛性，分别在俯仰制约通道、高度制约通道、横滚制约通道和航向制约通道运用PID制约器，观察系统时间相应曲线，浅析制约器功能和制约对策的正确性。五、利用kalman滤波原理对传感器输出信号进行处理，抑制高频噪声信号干扰，减少误差。再对滤波后的信号利用四元素策略进行姿态解算，得到所利用的角度信号，同时详细地阐述飞机的协调制约历程和制约策略。经过仿真验证和实际地浅析，所设计的自动驾驶仪制约系统性能完好，制约对策正确，制约策略可以实际运用。关键词：无人机论文自动驾驶仪论文状态方程论文PID制约器论文信号处理论文

摘要5-6

ABSTRACT6-10

第1章 绪论10-17

1.1 课题探讨背景、目的和作用10-11

1.2 国内外无人机进展概况及走势11-13

1.3 自动驾驶仪探讨近况和制约策略13-16

1.4 论文探讨内容及结构16-17

第2章 基于 ARM 的飞行制约板硬件设计17-32

2.1 飞行制约系统功能与原理17-18

2.1.1 飞行制约系统主要功能17

2.1.2 飞行制约系统原理17-18

2.2 总体结构18-20

2.3 处理器介绍与选取20-21

2.4 测量单元与 GPS21-26

2.4.1 陀螺仪21-22

2.4.2 加速度计22-23

2.4.3 GPS 的选取23-25

2.4.4 气压高度计25-26

2.5 电路设计26-31

2.5.1 电源电路26-27

2.5.2 存储电路扩展27-29

2.5.3 飞行制约选择电路29-31

2.6 本章小结31-32

第3章 飞机模型建立与线性化处理32-44

3.1 模型建立基础32-33

3.1.1 常用坐标系定义32-33

3.1.2 飞机的运动参数和制约量33

3.2 飞机模型建立33-37

3.2.1 建模条件33-34

3.2.2 飞机数学模型34-37

3.3 非线性模型线性化37-43

3.3.1 基于小扰动原理的线性化策略37

3.3.2 线性化方程37-39

3.3.3 飞机纵向运动方程39-41

3.3.4 飞机横侧向运动方程41-43

3.4 本章小结43-44

第4章 飞行制约规律探讨44-64

4.1 纵向零输入运动浅析44-46

4.2 飞机俯仰通道制约规律设计与仿真46-56

4.2.1 俯仰通道制约规律46-48

4.2.2 制约参数选取48-52

4.2.3 高度保持制约规律设计52-56

4.3 横侧向零输入运动浅析56-57

4.4 飞机滚转通道制约律设计与仿真57-60

4.5 飞机航向保持制约律设计与仿真60-63

4.6 本章小结63-64

第5章 传感器信号处理与协调制约对策64-74

5.1 引言64

5.2 信号滤波64-67

5.3 姿态更新67-70

5.3.1 姿态更新算法描述67

5.3.2 四元数法运用67-70

5.4 协调制约实际运用70-73

5.4.1 纵向角运动与航迹制约70-71

5.4.2 侧向角运动与协调转弯制约71-73

5.5 本章小结73-74

结论74-75