无人机飞控系统硬件设计与数据融合算法研究

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由于具有高度的灵活性和很强的适应性,无人直升机在军用和民用方面的应用价值日益增强,进行无人直升机飞行控制技术的研究和飞行控制系统研制具有广泛的应用前景和极其重要的现实意义。飞行控制系统是无人直升机自主飞行的平台,导航技术则是指引无人直升机飞行的“明灯”。本文以雷虎公司的Raptor90模型直升机为被控对象,进行了飞行控制系统的硬件设计,并对组合导航的数据融合技术进行了研究。   首先,本文针对无人直升机的飞行控制特点,进行飞行控制系统的总体设计。这部分主要介绍电源电路、传感器信号采集电路、驱动电路和手控信号采集解码电路的设计。该飞行控制系统以ATMEL公司生产的ARM7为飞行控制计算机。文中详细介绍手控信号采集解码电路设计,利用协处理器Mega8L对PCM信号进行采样解码。由于PCM信号中有冗余码,从而降低了手控信号错误的风险,大大提高的无人直升机的可靠性。   其次,本文研究了基于卡尔曼滤波的组合导航数据融合算法。先研究了捷联惯性导航系统,推导出导航方程,如何进行捷联惯性导航系统的初始对准。在导航部分还介绍了卡尔曼滤波器的基本原理和INS/GPS的组合方式。根据捷联惯性导航方程导出了组合导航模型,实现无人机的信息融合。   最后,依据系统调试记录,给出本设计中的系统的实验结果。
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