多旋翼无人机传感器系统的研究与设计
| 摘要 | 第6-7页 |
| Abstract | 第7页 |
| 第一章 绪论 | 第8-14页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第8-9页 |
| 1.2 国内外发展现状 | 第9-12页 |
| 1.2.1 国外发展现状 | 第9-11页 |
| 1.2.2 国内发展现状 | 第11-12页 |
| 1.3 本文研究内容和组织结构 | 第12-14页 |
| 第二章 传感器系统硬件设计 | 第14-31页 |
| 2.1 传感器系统硬件架构 | 第14-15页 |
| 2.2 硬件设计工具 | 第15页 |
| 2.3 IMU模块硬件设计 | 第15-24页 |
| 2.3.1 加速度计电路设计 | 第16-17页 |
| 2.3.2 陀螺仪电路设计 | 第17-19页 |
| 2.3.3 气压计电路设计 | 第19-21页 |
| 2.3.4 数据采集与电源设计 | 第21-22页 |
| 2.3.5 微控制器与通信电路设计 | 第22-24页 |
| 2.4 地磁模块硬件设计 | 第24-27页 |
| 2.4.1 电源与HMC5983电路设计 | 第24-25页 |
| 2.4.2 微控制器与通信电路设计 | 第25-27页 |
| 2.5 GPS模块 | 第27-28页 |
| 2.6 PCB设计 | 第28-29页 |
| 2.7 本章小结 | 第29-31页 |
| 第三章 传感器系统软件设计 | 第31-46页 |
| 3.1 FreeRTOS简介 | 第31-35页 |
| 3.2 FreeRTOS在STM32上的移植 | 第35-38页 |
| 3.2.1 移植环境简介 | 第35页 |
| 3.2.2 FreeRTOS文件结构及移植接口 | 第35-37页 |
| 3.2.3 IAR工程配置 | 第37-38页 |
| 3.3 IMU模块嵌入式软件设计 | 第38-43页 |
| 3.4 地磁模块嵌入式软件设计 | 第43-44页 |
| 3.5 GPS数据接收程序设计 | 第44-45页 |
| 3.6 本章小结 | 第45-46页 |
| 第四章 姿态估算基础理论 | 第46-56页 |
| 4.1 坐标系定义 | 第46-47页 |
| 4.2 姿态角描述 | 第47-50页 |
| 4.2.1 欧拉角 | 第47-48页 |
| 4.2.2 四元数 | 第48-49页 |
| 4.2.3 四元数与欧拉角转换 | 第49-50页 |
| 4.3 卡尔曼滤波原理 | 第50-55页 |
| 4.3.1 线性卡尔曼滤波原理 | 第50-52页 |
| 4.3.2 扩展卡尔曼滤波原理 | 第52-55页 |
| 4.4 本章小结 | 第55-56页 |
| 第五章 姿态角估算与高度控制 | 第56-69页 |
| 5.1 传感器数据预处理 | 第56-58页 |
| 5.2 多旋翼无人机姿态角估算 | 第58-62页 |
| 5.2.1 基于互补滤波的姿态角估算算法 | 第58-60页 |
| 5.2.2 基于扩展卡尔曼的姿态角估算算法 | 第60-62页 |
| 5.3 多旋翼无人机高度控制 | 第62-68页 |
| 5.3.1 高度建模 | 第62-64页 |
| 5.3.2 MRSMC控制器设计 | 第64-65页 |
| 5.3.3 参考模型设计 | 第65-66页 |
| 5.3.4 SMC反馈回路设计 | 第66-67页 |
| 5.3.5 高度数据融合 | 第67-68页 |
| 5.4 本章小结 | 第68-69页 |
| 第六章 实验结果与分析 | 第69-81页 |
| 6.1 实验设备与环境 | 第69-71页 |
| 6.1.1 实验设备 | 第69-70页 |
| 6.1.2 实验环境 | 第70-71页 |
| 6.2 实验过程与结果分析 | 第71-80页 |
| 6.2.1 原始数据采集与处理 | 第71-75页 |
| 6.2.2 优化姿态估算算法验证 | 第75-78页 |
| 6.2.3 优化扩展卡尔曼算法比较 | 第78-79页 |
| 6.2.4 高度控制效果验证 | 第79-80页 |
| 6.3 本章小结 | 第80-81页 |
| 第七章 总结与展望 | 第81-83页 |
| 7.1 总结 | 第81-82页 |
| 7.2 展望 | 第82-83页 |
| 致谢 | 第83-84页 |
| 参考文献 | 第84-88页 |
| 作者简介 | 第88页 |
