某型無人機姿態(tài)航向參考系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、目前，以美國為代表的一些軍事大國對無人機的研究處于世界領先地位，國內也正在加緊對無人機領域內各項新興技術的研究。 鑒于此，本文研究某型無人機姿態(tài)航向參考系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)設計以及工程實現(xiàn)。使該系統(tǒng)具有低成本、小型化以及較高精度的基本特性。該課題涉及的技術面廣、工作量大、難點多，具體包括： (1)姿態(tài)解算方法的研究； (2)各類慣性器件的測試與補償； (3)姿態(tài)測量值的濾波； (4)航姿系統(tǒng)的總體設計： (5)航姿系統(tǒng)的集成測試

2、。 文中，首先介紹無人機的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀，對航姿系統(tǒng)中的各項關鍵技術作了初步的分析。其次，介紹航姿系統(tǒng)的坐標系與基本方程，分析捷聯(lián)矩陣的各類修正算法，對所采用的四元數(shù)法作了性能仿真。接著，詳細分析航姿系統(tǒng)中各類慣性器件(包括角速度陀螺、加速度計、磁羅盤與傾角計 )的工作原理與具體型號的參數(shù)特性，通過大量的實驗來獲取器件的實際數(shù)據，并利用MATLAB工具來分析并補償器件的實際誤差。然后，具體分析純化姿態(tài)測量值的濾波技術，并將卡爾

3、曼濾波理論應用到實際的姿態(tài)信號測量過程中，提高姿態(tài)信號的利用率。最后，介紹系統(tǒng)的整體設計方案以及硬件與軟件的設計過程，對航姿系統(tǒng)的調試過程給出了詳細的說明，并給出結論。 結合課題的實際工作，文中提出了加速度計的重力補償法以及前向通道的模塊化設討方法，并給出了傾角計的適用性結論。本航姿系統(tǒng)通過采用微機電(MEMS)慣性器件作為姿態(tài)信號測量元件以及TMS320VC33作為系統(tǒng)的DSP芯片的沒計方法，擴展了航姿系統(tǒng)的設計思路，并推廣