本文關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)與實(shí)時(shí)航跡規(guī)劃研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前，研發(fā)、生產(chǎn)和裝備無(wú)人機(jī)成為了世界各國(guó)共同發(fā)展趨勢(shì)。飛控系統(tǒng)作為無(wú)人機(jī)的重要組成部分，主要完成飛行控制和飛行管理，其性能的好壞直接影響無(wú)人機(jī)飛行品質(zhì)和安全。 飛控系統(tǒng)主要分為3個(gè)部分，飛控計(jì)算機(jī)、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本文在分析飛控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理的基礎(chǔ)上構(gòu)建飛控系統(tǒng)硬件平臺(tái)。硬件平臺(tái)核心處理器采用的TI公司的TMS320F2812，，并與FLASH、SRAM存儲(chǔ)器和電源電路一起組成飛控計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)，此外為了方便調(diào)試，增加液晶顯示部分；傳感器子系統(tǒng)包括捷聯(lián)慣導(dǎo)模塊、GPS和高度計(jì)。本文分析了各傳感器的電路并完成驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)及其調(diào)試；執(zhí)行機(jī)構(gòu)為舵機(jī)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)方面主要分析了舵機(jī)的原理并完成舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)與地面的通訊，飛控系統(tǒng)增加了無(wú)線收發(fā)模塊。收發(fā)模塊由單片機(jī)STC12LE5A60S2控制，無(wú)線收發(fā)芯片采用的是Silicon Labs公司的Si4432。該模塊除了實(shí)現(xiàn)通訊功能，同時(shí)還可以獨(dú)立產(chǎn)生PWM波控制舵機(jī)。當(dāng)DSP出現(xiàn)故障或者放棄控制時(shí)，可通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊遙控?zé)o人機(jī)。 捷聯(lián)慣導(dǎo)模塊采用ADI公司的單軸角速率陀螺ADIS16080和三軸加速計(jì)ADXL345組合而成。由于捷聯(lián)慣導(dǎo)傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)為加速度值和角加速度值，而無(wú)人機(jī)需要得到的為無(wú)人機(jī)姿態(tài)、速度和位置數(shù)據(jù)。因此需要對(duì)其進(jìn)行解算。本文分析和研究了四元素解算算法。 航跡規(guī)劃通常作為任務(wù)規(guī)劃的子系統(tǒng)，是無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的一部分。由于缺乏有人駕駛，無(wú)人機(jī)在面對(duì)瞬息變化的戰(zhàn)場(chǎng)往往不能做出及時(shí)決策，而實(shí)時(shí)航跡規(guī)劃可以在一定程度上彌補(bǔ)這一缺陷。本文就無(wú)人機(jī)航跡規(guī)劃進(jìn)行了研究，主要完成航跡規(guī)劃的建模和規(guī)劃算法的實(shí)現(xiàn)。規(guī)劃算法主要包括遺傳算法、概率地圖方法、分層策略方法，文中分析了各算法原理和對(duì)應(yīng)的程序設(shè)計(jì)，并在MATLAB中仿真實(shí)現(xiàn)。最后系統(tǒng)采用分層策略的方法實(shí)現(xiàn)了在線航跡規(guī)劃中的航跡再規(guī)劃。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)人機(jī) 飛控系統(tǒng) 捷聯(lián)慣導(dǎo) 航跡規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題研究目的和意義10-11
• 1.2 相關(guān)技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展及研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 無(wú)人機(jī)飛控技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展及研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 航跡規(guī)劃技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展及研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排14-15
• 1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容14
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)安排14-15
• 第2章 飛控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)15-34
• 2.1 飛控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)15-17
• 2.1.1 飛行控制系統(tǒng)原理15
• 2.1.2 飛控系統(tǒng)主要功能15-16
• 2.1.3 飛控系統(tǒng)組成16-17
• 2.2 DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)17-21
• 2.2.1 DSP芯片介紹17-18
• 2.2.2 電源電路18-19
• 2.2.3 外擴(kuò)存儲(chǔ)器19-20
• 2.2.4 液晶顯示屏20-21
• 2.3 捷聯(lián)慣導(dǎo)模塊21-25
• 2.3.1 三軸加速度計(jì)22
• 2.3.2 角速率陀螺22-24
• 2.3.3 捷聯(lián)慣導(dǎo)的組合電路24-25
• 2.4 GPS25-27
• 2.4.1 GPS接收機(jī)介紹25-26
• 2.4.2 GPS與系統(tǒng)平臺(tái)的通信電路26-27
• 2.5 氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì)27-31
• 2.5.1 硬件組成框圖27-28
• 2.5.2 MS5534B與MCU的電路設(shè)計(jì)28-30
• 2.5.3 串行接口通信電路30
• 2.5.4 電源電路設(shè)計(jì)30-31
• 2.6 無(wú)線收發(fā)模塊31-34
• 2.6.1 單片機(jī)模塊31
• 2.6.2 無(wú)線收發(fā)模塊31-32
• 2.6.3 單片機(jī)接口電路32-34
• 第3章 飛控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)34-43
• 3.1 飛控系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)34
• 3.2 捷聯(lián)慣導(dǎo)模塊驅(qū)動(dòng)程序34-37
• 3.2.1 ADXL345 驅(qū)動(dòng)程序35
• 3.2.2 ADIS16080 驅(qū)動(dòng)程序35-37
• 3.3 GPS程序37-39
• 3.3.1 GPS信息格式37-38
• 3.3.2 GPS檢測(cè)程序38
• 3.3.3 GPS解析數(shù)據(jù)38-39
• 3.4 液晶顯示程序39
• 3.5 PWM波驅(qū)動(dòng)電機(jī)39-41
• 3.6 無(wú)線收發(fā)模塊41-43
• 第4章 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)43-52
• 4.1 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航原理43-44
• 4.2 捷聯(lián)慣性常用坐標(biāo)系44-45
• 4.3 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航算法45-49
• 4.3.1 四元素法轉(zhuǎn)動(dòng)理論45-46
• 4.3.2 四元素更新46-47
• 4.3.3 速度、位置計(jì)算47-48
• 4.3.4 姿態(tài)計(jì)算48
• 4.3.5 初值計(jì)算48-49
• 4.4 捷聯(lián)慣導(dǎo)算法實(shí)現(xiàn)49-50
• 4.5 結(jié)果及結(jié)果分析50-52
• 第5章 無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)航跡規(guī)劃52-66
• 5.1 無(wú)人機(jī)航跡規(guī)劃理論知識(shí)52-57
• 5.1.1 數(shù)字地圖52-55
• 5.1.2 航跡規(guī)劃約束條件55
• 5.1.3 戰(zhàn)場(chǎng)威脅55-57
• 5.1.4 航跡評(píng)價(jià)57
• 5.2 遺傳算法57-60
• 5.2.1 航跡編碼58-59
• 5.2.2 適應(yīng)度函數(shù)59
• 5.2.3 遺傳操作算子設(shè)計(jì)59-60
• 5.2.4 仿真結(jié)果及結(jié)果分析60
• 5.3 概率地圖算法60-63
• 5.3.1 概率地圖算法概念60-61
• 5.3.2 概率地圖的構(gòu)建61-62
• 5.3.3 PRM算法實(shí)現(xiàn)62-63
• 5.3.4 仿真結(jié)果及結(jié)果分析63
• 5.4 分層策略的實(shí)時(shí)航跡規(guī)劃63-65
• 5.4.1 分層策略航跡規(guī)劃63-64
• 5.4.2 航跡走廊及初始航跡64
• 5.4.3 航跡再規(guī)劃64-65
• 5.4.4 結(jié)果分析65
• 5.5 航跡算法比較65-66
• 第6章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 總結(jié)66
• 6.2 展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文情況71-72
• 致謝72-73
• 附錄73-77

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)與實(shí)時(shí)航跡規(guī)劃研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：262482