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随着无人机(UAV)在我国军民领域十分广泛的应用,对无人机的整体性能也提出了更高的要求。自动驾驶仪系统是无人机(UAV)的重要组成部分,是保障无人机(UAV)稳定完成任务的前提条件。因此,无人机的自动驾驶仪系统具有十分重要的研究价值。本文在充分分析国内外军用和民用无人机自动驾驶仪的基础上,总结无人机自动驾驶仪的构成和工作原理,给出了以小型无人机为研究对象的自动驾驶仪系统整体设计方案。依据此方案完成自动驾驶仪系统的硬件设计、底层驱动软件设计、控制律软件设计,并根据制作完成的自动驾驶仪硬件平台搭建半实物仿真环境,通过仿真分析验证自动驾驶仪的性能。首先,以ARM Cortex-M3内核的STM32F103为核心微控制器开发设计了自动驾驶仪的硬件平台,硬件平台集成最小系统电路、串口通信电路、CAN总线电路、SD存储卡电路、网线接口电路、传感器电路以及电源电路,其中传感器电路包括陀螺仪、加速度计传感器电路、磁航向传感器电路、气压传感器电路、GPS电路。完成了硬件平台的设计、焊接与调试工作。其次,以硬件平台的设计方案为基准完成面向硬件编程的底层驱动软件设计。以MATLAB/SIMULINK下的小型无人机模型为基准,以PID控制为原则,反馈控制为原理,设计小型无人机的纵向控制律和横向控制律。创新性的提出将遗传算法应用到控制律的设计中,实现对PID三个参数的最优化选择,通过在MATLAB下的闭环仿真,分析所设计控制律的正确性,并编译成C代码完成控制律软件的设计。最后,以FlightGear软件作为视景,编写网络通信协议软件实现和自动驾驶仪硬件平台的通信,完成半实物仿真环境的搭建,验证了自动驾驶仪系统的设计精度及可靠性。本文始终秉承着“高效率、低成本”的开发原则,设计了一套具有自主知识产权的自动驾驶仪系统,为将来继续研究打下良好的基础。