基于ARM的航姿參考系統(tǒng)多傳感器信息融合技術(shù)研究.pdf

1、無人機(Unmanned Air Vehicle,UAV)是一種帶動力驅(qū)動的、無線電遙控或自主飛行的、執(zhí)行多種任務(wù)的無人駕駛飛行器。要實現(xiàn)無人機的智能化自主飛行,其姿態(tài)及航向參考系統(tǒng)是非常關(guān)鍵的技術(shù)之一。飛行器執(zhí)行各項任務(wù)(如航拍攝影作業(yè))時的性能優(yōu)劣在很大程度上取決于其飛行姿態(tài)的穩(wěn)定性。由于運動慣性的存在和飛行環(huán)境的影響,飛行器在空中是個不穩(wěn)定的平臺,一個很微小的角度傾斜都可以造成運動軌跡的大幅度偏差。為了對小型無人飛行器的慣性器件參

2、數(shù)進行測試和補償,改進飛行器的自主飛行性能,本論文設(shè)計出一個基于ARM微控制器平臺和多傳感器信息融合技術(shù)的飛行器姿態(tài)參考系統(tǒng),實時準確的獲得飛行器的姿態(tài)角度信息,并能對飛行器姿態(tài)修正提供準確參考。
　　 首先介紹了基于ARM的小型無人飛行器姿態(tài)參考系統(tǒng)的硬件實現(xiàn),給出了系統(tǒng)整體設(shè)計方案和具體的硬件選型,描述了飛行器姿態(tài)信號采集單元功能的實現(xiàn)原理和方法、姿態(tài)控制單元舵機驅(qū)動信號-PWM控制波形的生成程序以及移植μ C/OS-II內(nèi)

3、核系統(tǒng)來實現(xiàn)嵌入式的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)。隨后闡述了采集單元的傳感器信號的處理過程,使用低通濾波器和線性卡爾曼濾波器對每個傳感器通道采集到的數(shù)據(jù)進行濾波,并采用聯(lián)合卡爾曼濾波、最小二乘融合算法和擴展卡爾曼濾波器實現(xiàn)多個傳感器的數(shù)據(jù)融合,提高整個系統(tǒng)的魯棒性,確保在某個或某些傳感器失效的情況下,姿態(tài)獲取單元仍然能夠準確可靠的獲得飛行器的姿態(tài)角度及運動信息。最后,基于LabVIEW進行數(shù)據(jù)采集,對姿態(tài)獲取系統(tǒng)進行半實物仿真,飛行器本身以及某些