本文關(guān)鍵詞：基于Arm-Linux的四軸飛行器協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：四軸飛行器近年來在無人機領(lǐng)域廣受歡迎,現(xiàn)有的四軸飛控系統(tǒng)大多數(shù)是基于單片機或者普通架構(gòu)CPU的無限循環(huán)單任務(wù)系統(tǒng),當(dāng)多架無人機同時飛行需要協(xié)調(diào)控制時,處理器所需處理的數(shù)據(jù)信息量大、任務(wù)多,單靠定時中斷來調(diào)度任務(wù)無法保證實時性。針對該問題并結(jié)合整個飛控系統(tǒng)的任務(wù)要求,本文提出并設(shè)計制作了基于Arm-Linux的一主多從的多機協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),主機基于嵌入式ARM11架構(gòu)處理器并搭載實時嵌入式操作系統(tǒng),從機采用ARM Cortex-M4架構(gòu)處理器,在保證實時性要求的同時又能降低整套系統(tǒng)的成本。該飛控系統(tǒng)主機以s3c6410為主控核心,采用Linux操作系統(tǒng)作為s3c6410軟件開發(fā)平臺,從機用STM32作為控制核心,多機間基于2.4G無線通訊模塊NRF24L01進(jìn)行信息交互。由于對Linux的支持,使得整套飛控系統(tǒng)的實時性和任務(wù)擴展性得到了極大的提升。飛控系統(tǒng)硬件方面主要完成遙測傳感、主從機無線通訊、電執(zhí)行機構(gòu)、定位導(dǎo)航等模塊的設(shè)計和調(diào)試。飛控系統(tǒng)軟件方面主要完成主機飛控基于Linux-3.0.1的飛控版的各種傳感器、GPS串口接收等底層硬件驅(qū)動設(shè)計,主從機飛控的傳感器信號采集、姿態(tài)解算、路徑規(guī)劃、電機控制、無線信號收發(fā)等飛控應(yīng)用程序設(shè)計。整套軟硬件設(shè)計在保證可靠性的同時兼顧了可擴展性,為后續(xù)的功能開發(fā)和任務(wù)拓展提供了完善的軟硬件平臺。本文最后對系統(tǒng)可行性和穩(wěn)定性進(jìn)行相關(guān)的測試驗證。測試內(nèi)容主要包括飛控的傳感檢測、姿態(tài)解算、定點定高懸停、gps輔助飛控導(dǎo)航、電執(zhí)行機構(gòu)控制、主從機間無線通訊。由于本研究處于該研究領(lǐng)域的前沿,其研究結(jié)果對無人機在軍事和民用領(lǐng)域的發(fā)展具有參考意義。
【關(guān)鍵詞】：ARM Linux 飛行器 NRF24L01無線通訊
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V249
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 課題研究背景與意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外飛控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢9-11
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.3 發(fā)展趨勢11
• 1.3 多飛行器協(xié)調(diào)控制技術(shù)的發(fā)展與意義11-12
• 1.4 課題主要研究內(nèi)容12-14
• 2 基于ARM-Linux協(xié)調(diào)飛控系統(tǒng)總體設(shè)計14-19
• 2.1 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)14-16
• 2.1.1 嵌入式系統(tǒng)14-15
• 2.1.2 ARM15-16
• 2.1.3 2.4G無線通訊技術(shù)16
• 2.2 飛控系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)16-17
• 2.3 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計17-18
• 2.4 本章小結(jié)18-19
• 3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計19-32
• 3.1 飛控計算機單元19-22
• 3.1.1 主機飛控系統(tǒng)計算機19-21
• 3.1.2 從機飛控系統(tǒng)計算機21-22
• 3.2 傳感器單元22-26
• 3.2.1 加速度計和陀螺儀22-23
• 3.2.2 電子羅盤23-24
• 3.2.3 氣壓計24-25
• 3.2.4 超聲波模塊25
• 3.2.5 GPS導(dǎo)航定位模塊25-26
• 3.3 數(shù)據(jù)鏈路單元26-29
• 3.3.1 PC機和主從機26-27
• 3.3.2 主機和地面站27-28
• 3.3.3 主機和從機協(xié)調(diào)控制28-29
• 3.4 執(zhí)行機構(gòu)29-30
• 3.5 任務(wù)設(shè)備模塊30-31
• 3.6 實物圖31
• 3.7 本章小結(jié)31-32
• 4 基于Linux的主機飛控軟件平臺的搭建32-47
• 4.1 嵌入式Linux系統(tǒng)構(gòu)建32-38
• 4.1.1 開發(fā)環(huán)境搭建32-34
• 4.1.2 嵌入式Linux系統(tǒng)移植34-38
• 4.2 主機飛控板載設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計38-45
• 4.2.1 IIC接口設(shè)備39-41
• 4.2.2 SPI接口設(shè)備41-44
• 4.2.3 PWM信號設(shè)備44-45
• 4.3 設(shè)備驅(qū)動測試45-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 5 飛控軟件算法設(shè)計47-65
• 5.1 主機飛控系統(tǒng)軟件設(shè)計47-53
• 5.1.1 主機飛控任務(wù)的劃分47-49
• 5.1.2 任務(wù)優(yōu)先級的安排49-50
• 5.1.3 多任務(wù)多線程的實現(xiàn)50-51
• 5.1.4 任務(wù)的調(diào)度分析51-52
• 5.1.5 主機飛控基于多任務(wù)多線程軟件設(shè)計52-53
• 5.2 從機飛控系統(tǒng)軟件設(shè)計53-54
• 5.3 飛控軟件的核心算法54-63
• 5.3.1 四軸飛行器的基本飛行原理54-55
• 5.3.2 姿態(tài)解算55-57
• 5.3.3 執(zhí)行機構(gòu)PID控制57-58
• 5.3.4 導(dǎo)航模塊算法58-60
• 5.3.5 主從機無線通訊60-61
• 5.3.6 傳感數(shù)據(jù)的濾波處理61-63
• 5.4 本章小結(jié)63-65
• 6 飛控系統(tǒng)測試與實驗65-77
• 6.1 飛控系統(tǒng)基本性能測試65-73
• 6.1.1 姿態(tài)解算測試65-67
• 6.1.2 超聲波測距模塊測試67-68
• 6.1.3 飛控系統(tǒng)和地面站通訊測試68-70
• 6.1.4 主從機協(xié)調(diào)通訊測試70
• 6.1.5 導(dǎo)航測試70-72
• 6.1.6 執(zhí)行機構(gòu)控制72-73
• 6.2 飛行器飛行試驗73-76
• 6.3 本章小結(jié)76-77
• 7 總結(jié)和展望77-78
• 7.1 本文主要完成的工作77
• 7.2 不足和展望77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 附錄A 主從飛控PCB板圖和主從機實物圖83-84

【相似文獻(xiàn)】

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