基于小型無人機(jī)的航姿測量系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、航向姿態(tài)測量系統(tǒng)是小型無人機(jī)飛行導(dǎo)航系統(tǒng)的飛行參數(shù)信息的重要來源，是小型無人機(jī)實(shí)現(xiàn)自主飛行必不可少的關(guān)鍵組成部分。航向姿態(tài)測量系統(tǒng)主要測量無人機(jī)載體的航向角、俯仰角、橫滾角、飛行高度和位置坐標(biāo)等飛行姿態(tài)參數(shù)，同時(shí)將其提供給無人機(jī)的飛行導(dǎo)航系統(tǒng)，以使飛行導(dǎo)航系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地監(jiān)測到載體的飛行狀態(tài)并根據(jù)姿態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)地調(diào)整載體的飛行姿態(tài)，以保證無人機(jī)能夠按照設(shè)定的姿態(tài)和航線飛行。
　　該測量系統(tǒng)采用基于MEMS技術(shù)的慣性傳感器并結(jié)合其他的傳

2、感器作為測量單元，并以STM32微處理器作為數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)控制中心，同時(shí)能夠通過無線通信模塊實(shí)時(shí)地將測量數(shù)據(jù)發(fā)送給地面站或者上位機(jī)。航向姿態(tài)測量系統(tǒng)使用了多種數(shù)據(jù)融合算法來解算飛行參數(shù)信息。首先，根據(jù)陀螺儀數(shù)據(jù)并運(yùn)用歐拉角算法解算出航向角、俯仰角和橫滾角，從而構(gòu)成一個(gè)數(shù)字余弦矩陣。然后，使用加速度計(jì)數(shù)據(jù)解算出俯仰角和橫滾角，同時(shí)使用GPS解析出航向角，從而一起構(gòu)成一個(gè)三維向量。其次，將這個(gè)三維向量與數(shù)字余弦矩陣解算出的航向姿態(tài)角進(jìn)行對比

3、分析并得出角度誤差，同時(shí)根據(jù)角度誤差并利用比例積分控制器實(shí)時(shí)地修正從陀螺儀解算出的航向姿態(tài)角，以保證構(gòu)成的數(shù)字余弦矩陣的正交性不被破壞，從而便能夠通過數(shù)字余弦矩陣得到更加精確的航向角、俯仰角和橫滾角。此外，該測量系統(tǒng)的高度解算采用數(shù)字氣壓高度傳感器和氣壓高度計(jì)算式來完成。
　　首先，介紹了該課題的國內(nèi)外現(xiàn)狀和相關(guān)的背景知識，以及研究范圍和主要內(nèi)容。然后，針對航向姿態(tài)測量系統(tǒng)涉及到的理論基礎(chǔ)知識和相關(guān)的航向姿態(tài)解算算法做出了說明，主