农用遥感固定翼无人机飞行姿态多传感器融合技术研究
| 摘要 | 第10-11页 |
| 英文摘要 | 第11-12页 |
| 1 引言 | 第13-18页 |
| 1.1 研究目的与意义 | 第13页 |
| 1.2 数据融合技术简述 | 第13-17页 |
| 1.2.1 起源与发展 | 第13-14页 |
| 1.2.2 国内外研究现状 | 第14页 |
| 1.2.3 数据融合基本原理 | 第14-15页 |
| 1.2.4 数据融合常用算法 | 第15-16页 |
| 1.2.5 数据融合技术的应用 | 第16页 |
| 1.2.6 数据融合的优点与存在的不足 | 第16-17页 |
| 1.3 研究的主要内容 | 第17-18页 |
| 2 数据融合总体设计 | 第18-25页 |
| 2.1 设计准则 | 第18-19页 |
| 2.1.1 功能需求 | 第18页 |
| 2.1.2 技术要求 | 第18-19页 |
| 2.2 姿态角控制系统 | 第19-21页 |
| 2.2.1 常用坐标系与姿态角 | 第19-20页 |
| 2.2.2 姿态运动方程 | 第20-21页 |
| 2.2.3 三轴姿态控制 | 第21页 |
| 2.3 数据融合的设计 | 第21-23页 |
| 2.3.1 总体结构设计 | 第21-22页 |
| 2.3.2 融合算法设计 | 第22-23页 |
| 2.3.3 算法的实现 | 第23页 |
| 2.4 本章小结 | 第23-25页 |
| 3 多传感器测量技术 | 第25-31页 |
| 3.1 姿态信息传感器 | 第25-27页 |
| 3.1.1 基于地球重力场的姿态测量 | 第25页 |
| 3.1.2 基于地球磁场的姿态测量 | 第25页 |
| 3.1.3 基于GPS姿态测量 | 第25-26页 |
| 3.1.4 垂直陀螺仪测量原理 | 第26-27页 |
| 3.2 位置和速度的测量 | 第27-28页 |
| 3.3 高度传感器 | 第28-29页 |
| 3.3.1 无线电波测量飞行高度 | 第28页 |
| 3.3.2 垂直线加速度测量飞行高度 | 第28页 |
| 3.3.3 大气参数来测量飞行高度 | 第28-29页 |
| 3.4 捷联惯导系统 | 第29-30页 |
| 3.5 其它测量技术 | 第30页 |
| 3.6 本章小结 | 第30-31页 |
| 4 扩展卡尔曼滤波技术设计 | 第31-46页 |
| 4.1 卡尔曼滤波 | 第31-34页 |
| 4.1.1 系统方程线性化 | 第31-33页 |
| 4.1.2 参数选取 | 第33-34页 |
| 4.2 四元数法姿态运动方程计算 | 第34-35页 |
| 4.2.1 四元数定义 | 第34页 |
| 4.2.2 四元数规范化 | 第34页 |
| 4.2.3 姿态四元数表述 | 第34-35页 |
| 4.2.4 运动学方程四元数表述 | 第35页 |
| 4.3 三轴陀螺仪和加速计的卡尔曼滤波姿态融合 | 第35-38页 |
| 4.3.1 四元数法实现扩展卡尔曼滤波 | 第35-36页 |
| 4.3.2 实现方法 | 第36-38页 |
| 4.4 低成本多传感器卡尔曼滤波姿态融合 | 第38-45页 |
| 4.4.1 地磁场与重力场的模型建立 | 第38-39页 |
| 4.4.2 传感器测量模型建立 | 第39-40页 |
| 4.4.3 欧拉角法实现扩展卡尔曼滤波器 | 第40-43页 |
| 4.4.4 四元数法实现扩展卡尔曼滤波器 | 第43-45页 |
| 4.5 本章小结 | 第45-46页 |
| 5 工程实现与结果分析 | 第46-57页 |
| 5.1 算法的实现 | 第46-49页 |
| 5.1.1 矩阵运算的处理 | 第46页 |
| 5.1.2 传感器信号处理 | 第46-48页 |
| 5.1.3 卡尔曼滤波过程 | 第48-49页 |
| 5.2 验证结果分析 | 第49-57页 |
| 5.2.1 验证模型建立 | 第49-52页 |
| 5.2.2 加速度计与陀螺仪姿态融合方案验证 | 第52-53页 |
| 5.2.3 低成本测量装置姿态融合方案验证 | 第53-57页 |
| 6 硬件平台及试飞实验 | 第57-66页 |
| 6.1 主要元器件 | 第57-60页 |
| 6.1.1 主控芯片STM32F105 | 第57-58页 |
| 6.1.2 惯性测量模块MPU6000 | 第58-59页 |
| 6.1.3 磁强计HMC5883 | 第59页 |
| 6.1.4 数传模块xBeePro S3B | 第59-60页 |
| 6.1.5 GPS模块 | 第60页 |
| 6.2 硬件总体结构 | 第60-61页 |
| 6.3 航迹规划 | 第61-62页 |
| 6.4 飞行实验 | 第62-64页 |
| 6.5 实验分析 | 第64-66页 |
| 7 结论与展望 | 第66-68页 |
| 7.1 结论 | 第66页 |
| 7.2 展望 | 第66-68页 |
| 致谢 | 第68-69页 |
| 参考文献 | 第69-72页 |
| 附录A | 第72-74页 |
| 附录B | 第74-76页 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 | 第76页 |
