某型無(wú)人機(jī)姿態(tài)航向參考系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、目前，以美國(guó)為代表的一些軍事大國(guó)對(duì)無(wú)人機(jī)的研究處于世界領(lǐng)先地位，國(guó)內(nèi)也正在加緊對(duì)無(wú)人機(jī)領(lǐng)域內(nèi)各項(xiàng)新興技術(shù)的研究。 鑒于此，本文研究某型無(wú)人機(jī)姿態(tài)航向參考系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及工程實(shí)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(shù)面廣、工作量大、難點(diǎn)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(cè)試與補(bǔ)償； (3)姿態(tài)測(cè)量值的濾波； (4)航姿系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)： (5)航姿系統(tǒng)的集成測(cè)試

2、。 文中，首先介紹無(wú)人機(jī)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀，對(duì)航姿系統(tǒng)中的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)作了初步的分析。其次，介紹航姿系統(tǒng)的坐標(biāo)系與基本方程，分析捷聯(lián)矩陣的各類修正算法，對(duì)所采用的四元數(shù)法作了性能仿真。接著，詳細(xì)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(jì)、磁羅盤(pán)與傾角計(jì) )的工作原理與具體型號(hào)的參數(shù)特性，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)獲取器件的實(shí)際數(shù)據(jù)，并利用MATLAB工具來(lái)分析并補(bǔ)償器件的實(shí)際誤差。然后，具體分析純化姿態(tài)測(cè)量值的濾波技術(shù)，并將卡爾

3、曼濾波理論應(yīng)用到實(shí)際的姿態(tài)信號(hào)測(cè)量過(guò)程中，提高姿態(tài)信號(hào)的利用率。最后，介紹系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案以及硬件與軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程，對(duì)航姿系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程給出了詳細(xì)的說(shuō)明，并給出結(jié)論。 結(jié)合課題的實(shí)際工作，文中提出了加速度計(jì)的重力補(bǔ)償法以及前向通道的模塊化設(shè)討方法，并給出了傾角計(jì)的適用性結(jié)論。本航姿系統(tǒng)通過(guò)采用微機(jī)電(MEMS)慣性器件作為姿態(tài)信號(hào)測(cè)量元件以及TMS320VC33作為系統(tǒng)的DSP芯片的沒(méi)計(jì)方法，擴(kuò)展了航姿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，并推廣