基于多传感器融合的超小型无人直升机导航系统研究

发布时间：2017-04-17 19:04

  本文关键词：基于多传感器融合的超小型无人直升机导航系统研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：超小型无人直升机在军事和民用方面都具有广泛的应用价值,一直以来都是国内外很多机构和组织的研究对象。其中,导航系统是无人直升机的重要组成部分之一,是其安全和稳定飞行的基础。 本文围绕超小型无人直升机的导航系统的设计与实现展开论述。在综述了当前无人直升机的研究现状和常用的导航方法后,本文提出并实现了一种基于多传感器融合的无人直升机导航方法,采用分级融合的结构,应用Unscented卡尔曼滤波和最小方差融合算法实现对多源传感器信息的融合实现对直升机姿态、速度和位置的测量。该算法在以DSP芯片TMS320LF2407A和CPLD芯片EPM7128S为核心的原理样机上实现,测试结果说明了系统的有效。 本文的章节安排如下: 第一章介绍了目前旋翼式超小型无人直升机的应用领域和研究现状,介绍了导航系统在无人直升机系统中的作用及其相关的一些基本概念。在第二章里对现有无人直升机的导航方法的特点和算法做了简单的综述,包括惯性导航、罗盘导航、GPS导航等,并从中选择了适用于本系统的方法。在第三章中,本文确定了基于多传感器融合的导航方法,综述了常用的多传感器融合方法,并提出了基于Unscented卡尔曼滤波和最小方差准则的分级融合算法。第四章描述了此导航系统的实现方法,包括使用的传感器及其接口方式、以DSP芯片TMS320LF2407A和CPLD芯片EPM7128S为核心的硬件处理电路和系统的软件结构。在第五章中,本文对此导航系统进行了测试并给出了测试结果。最后的第六章对全文做了总结,并对未来的工作进行了展望。
【关键词】：超小型无人直升机 导航 传感器融合 Unscented卡尔曼滤波 DSP
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：V249.32
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 超小型无人直升机概述10-12
• 1.2 旋翼式无人直升机的导航系统12-15
• 1.2.1 导航系统在无人直升机系统中的作用12-14
• 1.2.2 超小型无人直升机导航系统的发展现状14-15
• 1.3 论文主要内容简介15-18
• 第2章 超小型无人直升机常用导航方法18-36
• 2.1 惯性导航18-28
• 2.1.1 惯性导航的原理与特点18-19
• 2.1.2 惯性导航系统的分类19
• 2.1.3 惯导系统的姿态计算19-26
• 2.1.4 惯性导航速度位置信息计算26-28
• 2.2 罗盘导航28-30
• 2.2.1 罗盘导航的原理与特点28-29
• 2.2.2 罗盘导航的主要误差及其修正29-30
• 2.3 GPS导航30-33
• 2.3.1 GPS导航的基本原理与特点30-31
• 2.3.2 GPS定位误差分析31-32
• 2.3.3 差分 GPS32-33
• 2.4 其它导航方式33-36
• 第3章 基于传感器融合的无人直升机导航36-52
• 3.1 多传感器融合概述36-38
• 3.2 多传感器融合的结构38-39
• 3.3 常用的多传感器融合方法39-46
• 3.3.1 基于卡尔曼滤波的数据融合39-43
• 3.3.2 基于 Bayes方法和 D-S理论的数据融合43-45
• 3.3.3 基于人工神经网络的数据融合45-46
• 3.3.4 其他数据融合方法46
• 3.4 基于多传感器融合的无人直升机导航46-52
• 3.4.1 融合结构46
• 3.4.2 姿态信息融合46-50
• 3.4.3 速度位置信息融合50-52
• 第4章 导航系统的实现52-62
• 4.1 导航传感器52-55
• 4.1.1 陀螺仪与加速度计52-53
• 4.1.2 电子罗盘53
• 4.1.3 DGPS53-54
• 4.1.4 声纳高度计54-55
• 4.2 硬件处理电路设计55-59
• 4.2.1 惯性传感元件输出信号采集55-56
• 4.2.2 中央处理器和时序逻辑电路56-57
• 4.2.3 串口扩展电路57-58
• 4.2.4 系统电源电路58-59
• 4.2.5 其他模块59
• 4.3 系统软件设计59-62
• 第5章 系统测试与结果62-68
• 5.1 姿态角误差测试62-65
• 5.1.1 测试测试设备62-63
• 5.1.2 测试结果63-65
• 5.2 测速定位误差测试65-68
• 第6章 结语与展望68-70
• 参考文献70-76
• 致谢76-78
• 作者简介78
• 作者攻读硕士学位期间的科研成果78

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