小型无人机自动驾驶仪硬件设计及姿态算法研究
| 摘要 | 第6-7页 |
| Abstract | 第7-8页 |
| 第1章 绪论 | 第12-23页 |
| 1.1 课题研究背景及意义 | 第12页 |
| 1.2 无人机自动驾驶仪研究现状 | 第12-18页 |
| 1.3 航姿参考系统的研究现状 | 第18-20页 |
| 1.3.1 无人机姿态测量技术发展现状 | 第18页 |
| 1.3.2 姿态解算算法的研究现状 | 第18-19页 |
| 1.3.3 多传感器数据融合技术的应用现状 | 第19-20页 |
| 1.4 本文主要研究内容及章节安排 | 第20-23页 |
| 第2章 小型无人机自动驾驶仪总体设计方案 | 第23-40页 |
| 2.1 无人机自动驾驶仪系统原理及功能 | 第23-24页 |
| 2.2 设计需求分析 | 第24-25页 |
| 2.3 硬件平台方案设计 | 第25-39页 |
| 2.3.1 主控模块 | 第25-27页 |
| 2.3.2 AHRS（航姿参考系统）模块 | 第27-33页 |
| 2.3.3 无线数传模块 | 第33-34页 |
| 2.3.4 执行机构模块 | 第34-35页 |
| 2.3.5 电源模块 | 第35-37页 |
| 2.3.6 系统总体硬件组成结构 | 第37-39页 |
| 2.4 系统驱动软件方案设计 | 第39页 |
| 2.5 本章小结 | 第39-40页 |
| 第3章 小型无人机自动驾驶仪硬件及驱动软件设计 | 第40-66页 |
| 3.1 核心控制单元硬件设计 | 第40-44页 |
| 3.1.1 地址空间分配及存储系统设计 | 第40-42页 |
| 3.1.2 复位电路设计 | 第42页 |
| 3.1.3 板载电源电路 | 第42-43页 |
| 3.1.4 调试接口设计 | 第43-44页 |
| 3.2 系统电源模块设计 | 第44-47页 |
| 3.3 AHRS模块电路设计 | 第47-55页 |
| 3.3.1 LPC1769最小系统电路设计 | 第47-49页 |
| 3.3.2 传感器接口电路设计 | 第49-54页 |
| 3.3.3 A/D转换接口电路设计 | 第54-55页 |
| 3.4 无线通信模块设计 | 第55-56页 |
| 3.5 舵机输出接口设计 | 第56-58页 |
| 3.6 PCB及电磁兼容性设计 | 第58-60页 |
| 3.7 系统驱动软件设计 | 第60-65页 |
| 3.7.1 UART接口驱动程序设计 | 第60-61页 |
| 3.7.2 AD7689 SPI接口驱动程序设计 | 第61-63页 |
| 3.7.3 HMC5883 I~2C接口驱动设计 | 第63页 |
| 3.7.4 PWM输出驱动设计 | 第63-65页 |
| 3.8 本章小结 | 第65-66页 |
| 第4章 基于多传感器数据融合的航姿解算算法 | 第66-86页 |
| 4.1 航姿解算理论基础 | 第66-76页 |
| 4.1.1 常用坐标系定义 | 第66-69页 |
| 4.1.2 坐标转换及姿态角确定 | 第69-71页 |
| 4.1.3 姿态更新算法 | 第71-74页 |
| 4.1.4 航姿解算的数学理论依据 | 第74-76页 |
| 4.2 MEMS惯性传感器误差标定与补偿 | 第76-79页 |
| 4.2.1 MEMS陀螺仪校准模型 | 第77页 |
| 4.2.2 MEMS加速度计和磁力计校准模型 | 第77-79页 |
| 4.3 基于高斯牛顿和互补滤波算法的姿态融合算法 | 第79-85页 |
| 4.3.1 基于高斯 - 牛顿法的观测估计 | 第79-81页 |
| 4.3.2 磁场畸变补偿 | 第81-82页 |
| 4.3.3 基于四元数的互补滤波算法 | 第82-85页 |
| 4.4 本章小结 | 第85-86页 |
| 第5章 系统测试结果与分析 | 第86-94页 |
| 5.1 上位机监控系统 | 第86-87页 |
| 5.1.1 上位机简介 | 第86-87页 |
| 5.1.2 数据通信协议 | 第87页 |
| 5.2 小型无人机自动驾驶仪硬件系统测试 | 第87-89页 |
| 5.2.1 电源测试 | 第87-88页 |
| 5.2.2 传感器测试 | 第88页 |
| 5.2.3 PWM输出测试 | 第88-89页 |
| 5.3 航姿参考系统实验验证 | 第89-93页 |
| 5.3.1 航姿算法仿真验证 | 第89-91页 |
| 5.3.2 航姿系统实物验证 | 第91-93页 |
| 5.4 本章小结 | 第93-94页 |
| 结论 | 第94-96页 |
| 参考文献 | 第96-98页 |
| 致谢 | 第98-99页 |
| 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文 | 第99页 |
