| 摘要 | 第3-4页 |
| abstract | 第4-5页 |
| 1 绪论 | 第9-15页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第9-10页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第10-13页 |
| 1.2.1 微小型无人机研究现状 | 第10-12页 |
| 1.2.2 微小型无人机导航算法研究现状 | 第12-13页 |
| 1.3 本文的研究内容与章节安排 | 第13-15页 |
| 2 飞行控制实验平台设计 | 第15-25页 |
| 2.1 固定翼飞行器 | 第15-16页 |
| 2.2 飞控硬件电路设计 | 第16-20页 |
| 2.2.1 硬件电路设计需求 | 第16页 |
| 2.2.2 主控制器和传感器选型 | 第16-18页 |
| 2.2.3 硬件电路结构和原理图设计 | 第18-19页 |
| 2.2.4 硬件电路实物 | 第19-20页 |
| 2.2.5 功耗测试 | 第20页 |
| 2.3 飞控软件设计 | 第20-23页 |
| 2.3.1 QNX实时操作系统 | 第20-21页 |
| 2.3.2 软件结构 | 第21-23页 |
| 2.3.3 运算性能测试 | 第23页 |
| 2.4 本章小结 | 第23-25页 |
| 3 传感器测量数据预处理 | 第25-43页 |
| 3.1 MEMS陀螺仪 | 第25-27页 |
| 3.1.1 MEMS陀螺仪介绍 | 第25-26页 |
| 3.1.2 零位偏移量 | 第26页 |
| 3.1.3 均值滤波 | 第26-27页 |
| 3.1.4 实验结果 | 第27页 |
| 3.2 MEMS加速度计 | 第27-31页 |
| 3.2.1 MEMS加速度计介绍 | 第27-28页 |
| 3.2.2 加速度计六面校准算法 | 第28-29页 |
| 3.2.3 实验结果 | 第29-31页 |
| 3.3 三轴磁力计 | 第31-38页 |
| 3.3.1 三轴磁力计介绍 | 第31-32页 |
| 3.3.2 基于椭球曲面拟合的校准算法 | 第32-33页 |
| 3.3.3 飞行过程实时校准 | 第33-35页 |
| 3.3.4 实验结果 | 第35-38页 |
| 3.4 空速计 | 第38-40页 |
| 3.4.1 空速管介绍 | 第38-39页 |
| 3.4.2 窗口滤波 | 第39页 |
| 3.4.3 实验结果 | 第39-40页 |
| 3.5 气压计 | 第40-42页 |
| 3.5.1 气压计介绍 | 第40页 |
| 3.5.2 一阶低通滤波 | 第40-41页 |
| 3.5.3 实验结果 | 第41-42页 |
| 3.6 本章小结 | 第42-43页 |
| 4 导航算法研究 | 第43-75页 |
| 4.1 基本理论 | 第43-47页 |
| 4.1.1 参考坐标系 | 第43-44页 |
| 4.1.2 姿态表达式 | 第44-46页 |
| 4.1.3 方向余弦矩阵、欧拉角和四元数的关系 | 第46-47页 |
| 4.2 互补滤波算法研究 | 第47-56页 |
| 4.2.1 互补滤波的原理与结构 | 第47-48页 |
| 4.2.2 用陀螺仪数据计算方向余弦矩阵 | 第48-49页 |
| 4.2.3 方向余弦矩阵的归一化处理 | 第49-50页 |
| 4.2.4 陀螺仪漂移误差的消除 | 第50-52页 |
| 4.2.5 反馈控制器 | 第52-53页 |
| 4.2.6 适用于加速飞行的互补滤波算法 | 第53-54页 |
| 4.2.7 飞行试验数据分析 | 第54-56页 |
| 4.3 基于扩展卡尔曼滤波的数据融合算法研究 | 第56-66页 |
| 4.3.1 总体介绍原理 | 第56-57页 |
| 4.3.2 扩展卡尔曼滤波的原理 | 第57-58页 |
| 4.3.3 捷联惯导算法建模 | 第58-62页 |
| 4.3.4 多传感器数据融合的方法 | 第62-64页 |
| 4.3.5 扩展卡尔曼滤波算法执行时的计算优化 | 第64-65页 |
| 4.3.6 飞行数据实验结果分析 | 第65-66页 |
| 4.4 互补滤波姿态解算和EKF数据融合导航算法效果对比与分析 | 第66-74页 |
| 4.4.1 平缓飞行的姿态 | 第66-68页 |
| 4.4.2 大机动飞行的姿态 | 第68-69页 |
| 4.4.3 GPS和EKF分别测得的速度和位置 | 第69-72页 |
| 4.4.4 GPS失锁 | 第72-73页 |
| 4.4.5 航点跟踪 | 第73-74页 |
| 4.5 本章小结 | 第74-75页 |
| 5 总结与展望 | 第75-77页 |
| 5.1 总结 | 第75页 |
| 5.2 展望 | 第75-77页 |
| 致谢 | 第77-79页 |
| 参考文献 | 第79-83页 |
| 附录 | 第83-86页 |