發(fā)布時(shí)間：2017-10-15 21:01

  本文關(guān)鍵詞：基于ARM的小型無人機(jī)自動(dòng)駕駛儀設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 無人機(jī)(UAV) 自動(dòng)駕駛儀 硬件平臺(tái) 半實(shí)物仿真

【摘要】：隨著無人機(jī)(UAV)在我國軍民領(lǐng)域十分廣泛的應(yīng)用,對(duì)無人機(jī)的整體性能也提出了更高的要求。自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)是無人機(jī)(UAV)的重要組成部分,是保障無人機(jī)(UAV)穩(wěn)定完成任務(wù)的前提條件。因此,無人機(jī)的自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)具有十分重要的研究價(jià)值。本文在充分分析國內(nèi)外軍用和民用無人機(jī)自動(dòng)駕駛儀的基礎(chǔ)上,總結(jié)無人機(jī)自動(dòng)駕駛儀的構(gòu)成和工作原理,給出了以小型無人機(jī)為研究對(duì)象的自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案。依據(jù)此方案完成自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、底層驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)、控制律軟件設(shè)計(jì),并根據(jù)制作完成的自動(dòng)駕駛儀硬件平臺(tái)搭建半實(shí)物仿真環(huán)境,通過仿真分析驗(yàn)證自動(dòng)駕駛儀的性能。首先,以ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103為核心微控制器開發(fā)設(shè)計(jì)了自動(dòng)駕駛儀的硬件平臺(tái),硬件平臺(tái)集成最小系統(tǒng)電路、串口通信電路、CAN總線電路、SD存儲(chǔ)卡電路、網(wǎng)線接口電路、傳感器電路以及電源電路,其中傳感器電路包括陀螺儀、加速度計(jì)傳感器電路、磁航向傳感器電路、氣壓傳感器電路、GPS電路。完成了硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)、焊接與調(diào)試工作。其次,以硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案為基準(zhǔn)完成面向硬件編程的底層驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)。以MATLAB/SIMULINK下的小型無人機(jī)模型為基準(zhǔn),以PID控制為原則,反饋控制為原理,設(shè)計(jì)小型無人機(jī)的縱向控制律和橫向控制律。創(chuàng)新性的提出將遺傳算法應(yīng)用到控制律的設(shè)計(jì)中,實(shí)現(xiàn)對(duì)PID三個(gè)參數(shù)的最優(yōu)化選擇,通過在MATLAB下的閉環(huán)仿真,分析所設(shè)計(jì)控制律的正確性,并編譯成C代碼完成控制律軟件的設(shè)計(jì)。最后,以FlightGear軟件作為視景,編寫網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議軟件實(shí)現(xiàn)和自動(dòng)駕駛儀硬件平臺(tái)的通信,完成半實(shí)物仿真環(huán)境的搭建,驗(yàn)證了自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)精度及可靠性。本文始終秉承著“高效率、低成本”的開發(fā)原則,設(shè)計(jì)了一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng),為將來繼續(xù)研究打下良好的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：無人機(jī)(UAV) 自動(dòng)駕駛儀 硬件平臺(tái) 半實(shí)物仿真
【學(xué)位授予單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V279
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-19
• 1.1 課題的選題背景與研究意義12-13
• 1.1.1 課題的選題背景12
• 1.1.2 課題的研究意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外無人機(jī)自動(dòng)駕駛儀研究現(xiàn)狀分析13-15
• 1.3 無人機(jī)自動(dòng)駕駛儀的設(shè)計(jì)需求分析15-16
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容16-17
• 1.5 論文的章節(jié)安排17-19
• 第2章 無人機(jī)自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)19-26
• 2.1 自動(dòng)駕駛儀的組成與工作原理19-21
• 2.1.1 自動(dòng)駕駛儀的組成19-21
• 2.1.2 自動(dòng)駕駛儀的工作原理21
• 2.2 無人機(jī)自動(dòng)駕駛儀的重要組成部分21-22
• 2.3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)22-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 基于ARM的小型無人機(jī)自駕儀硬件設(shè)計(jì)26-46
• 3.1 STM32F103微控制器簡介26-29
• 3.2 最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)29-31
• 3.3 串口通信電路設(shè)計(jì)31-32
• 3.4 CAN總線電路設(shè)計(jì)32-33
• 3.5 SD存儲(chǔ)卡電路設(shè)計(jì)33-34
• 3.6 網(wǎng)線接口電路設(shè)計(jì)34-36
• 3.7 傳感器電路設(shè)計(jì)36-41
• 3.7.1 陀螺儀、加速度計(jì)傳感器電路設(shè)計(jì)36-37
• 3.7.2 磁航向傳感器電路設(shè)計(jì)37-38
• 3.7.3 氣壓傳感器電路設(shè)計(jì)38-39
• 3.7.4 GPS電路設(shè)計(jì)39-41
• 3.8 PWM電路設(shè)計(jì)41
• 3.9 供電電源電路設(shè)計(jì)41-43
• 3.10 PCB圖設(shè)計(jì)43-45
• 3.11 本章小結(jié)45-46
• 第4章 軟件的開發(fā)與設(shè)計(jì)46-58
• 4.1 控制律軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)46-47
• 4.2 底層驅(qū)動(dòng)軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)47-57
• 4.2.1 系統(tǒng)的啟動(dòng)過程48-49
• 4.2.2 串口驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)49-50
• 4.2.3 A/D采集電源電壓驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)50-51
• 4.2.4 CAN總線驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)51-52
• 4.2.5 SD存儲(chǔ)卡驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)52-54
• 4.2.6 傳感器驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)54-57
• 4.3 本章小結(jié)57-58
• 第5章 控制律設(shè)計(jì)58-68
• 5.1 縱向控制律設(shè)計(jì)58-60
• 5.2 橫向控制律設(shè)計(jì)60-61
• 5.3 基于遺傳算法的PID整定61-65
• 5.4 系統(tǒng)閉環(huán)仿真65-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 第6章 半實(shí)物仿真環(huán)境的搭建與仿真分析68-76
• 6.1 半實(shí)物仿真環(huán)境的搭建68-71
• 6.1.1 FlightGear軟件簡介69
• 6.1.2 FlightGear軟件配置69-70
• 6.1.3 FlightGear與硬件平臺(tái)的通信70-71
• 6.2 閉環(huán)半實(shí)物仿真分析71-75
• 6.3 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論76-78
• 附錄I 系統(tǒng)實(shí)物圖78-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 致謝82-83
• 攻讀碩士期間發(fā)表（含錄用）的學(xué)術(shù)論文83

【相似文獻(xiàn)】

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1 姜平;姜虎強(qiáng);巴文廠;;基于ARM的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)[J];儀表技術(shù)與傳感器;2007年10期

2 余永寶;葉敦范;楊金峰;;基于ARM的車載音響設(shè)計(jì)與研究[J];電子設(shè)計(jì)應(yīng)用;2007年11期

3 趙書朵;諶海云;高鳳水;武衛(wèi)麗;;基于ARM的嵌入式多路遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];中國測(cè)試;2010年05期

4 王彥文;段猛;王力伯;;基于ARM的城市消防用戶信息傳輸裝置設(shè)計(jì)[J];儀表技術(shù);2010年11期

5 王愛國;陸曄;;基于ARM的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)[J];低壓電器;2013年13期

6 溫陽東;黃璐;;基于ARM處理器的微機(jī)繼電保護(hù)裝置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J];儀器儀表用戶;2007年01期

7 婁柯;;基于ARM的無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制器設(shè)計(jì)[J];電氣開關(guān);2010年04期

8 彭為蔣;蓁董;金秋;;基于ARM的四足機(jī)器人分層控制系統(tǒng)[J];機(jī)械制造;2011年01期

9 謝麗娟;;基于ARM的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)[J];山西電子技術(shù);2012年05期

10 苗立偉;;基于ARM的智能家居控制系統(tǒng)[J];科技資訊;2013年05期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 阮波;全書海;;基于ARM的燃料電池電動(dòng)汽車儀表信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];中國汽車工程學(xué)會(huì)汽車電子技術(shù)分會(huì)第七屆（2006）年會(huì)暨學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

2 李杰;張仁杰;陳鵬;鄭哲;;基于ARM的蔬菜大棚智能無線監(jiān)控裝置的實(shí)現(xiàn)[A];第六屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（2）[C];2008年

3 陳昌龍;徐家棟;;基于ARM的太陽能交通誘導(dǎo)屏實(shí)現(xiàn)[A];2008全國LED顯示應(yīng)用技術(shù)交流暨產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會(huì)文集[C];2008年

4 陳鵬;張仁杰;鄭哲;李杰;;基于ARM的語音識(shí)別家居控制裝置研究[A];第六屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（2）[C];2008年

5 趙勝歡;劉守會(huì);;ARM及其嵌入式系統(tǒng)在LED屏幕中的應(yīng)用[A];2006年全國LED顯示技術(shù)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會(huì)論文集[C];2006年

6 張彩紅;洪青陽;陳曉陽;陳燕;;基于ARM的嵌入式說話人確認(rèn)系統(tǒng)[A];第九屆全國人機(jī)語音通訊學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

7 楊靖;李捍東;;基于ARM和CPLD的嵌入式數(shù)字圖像處理系統(tǒng)[A];2010年西南三省一市自動(dòng)化與儀器儀表學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

8 周曉萌;侯朝煥;朱昀;;基于ARM和FPGA的聲納波形產(chǎn)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];2008中國儀器儀表與測(cè)控技術(shù)進(jìn)展大會(huì)論文集（Ⅲ）[C];2008年

9 吳興存;程乃平;宇天航;;一種基于ARM的高動(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)的設(shè)計(jì)[A];2007通信理論與技術(shù)新發(fā)展——第十二屆全國青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2007年

10 李昂;程耕國;;ARM處理器啟動(dòng)過程詳述[A];中國計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)2009年年會(huì)論文集[C];2009年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫永杰;嵌入式：英特爾歸來 挑戰(zhàn)ARM[N];中國電子報(bào);2008年

2 記者 王如晨;蘋果收購ARM：難以承受之重？[N];第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào);2010年

3 許磊;蘋果大可不必買ARM[N];計(jì)算機(jī)世界;2010年

4 本報(bào)記者 霍光;ARM不是微軟的救世主[N];中國計(jì)算機(jī)報(bào);2011年

5 楊宇良;ARM移動(dòng)芯片的新霸主[N];電腦報(bào);2011年

6 Tiernan Ray;ARM在后PC時(shí)代抗衡英特爾[N];人民郵電;2011年

7 見習(xí)記者 呂文龍;英特爾落地智能手機(jī) 無蘋果、三星難追ARM[N];21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道;2012年

8 本報(bào)記者 陳炳欣;ARM再向英特爾發(fā)起挑戰(zhàn)[N];中國電子報(bào);2012年

9 本報(bào)記者 劉亞杰;英特爾再戰(zhàn)ARM[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2012年

10 記者 周源;64位ARM處理器終于來了![N];網(wǎng)絡(luò)世界;2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 梅春雷;基于ARM的砂輪動(dòng)平衡控制器及其系統(tǒng)軟件研究[D];鄭州大學(xué);2015年

2 羅路;基于ARM平臺(tái)的語音降噪算法的研究與實(shí)現(xiàn)[D];山東大學(xué);2015年

3 劉鍇;基于ARM平臺(tái)的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2015年

4 羅浩;基于ARM和無線射頻技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];南昌大學(xué);2015年

5 田漢卿;基于ARM平臺(tái)遠(yuǎn)程控制的寵物喂養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

6 曾皮亮;基于ARM的短波模擬設(shè)備軟件設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

7 張明;基于ARM及wifi的內(nèi)燃機(jī)數(shù)據(jù)采集測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];江蘇大學(xué);2015年

8 李德振;基于ARM的3D打印機(jī)控制系統(tǒng)研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

9 陳超;基于ARM的自動(dòng)氣象站手持測(cè)試終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];黑龍江大學(xué);2014年

10 于鵬;基于ARM的智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];廣西師范大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：1038658