| 摘要 | 第3-4页 |
| Abstract | 第4-5页 |
| 1 绪论 | 第9-17页 |
| 1.1 课题研究的背景 | 第9-10页 |
| 1.2 课题相关内容的研究与发展情况 | 第10-14页 |
| 1.2.1 四旋翼飞行器和飞控系统介绍 | 第10-11页 |
| 1.2.2 四旋翼飞行器飞控系统半物理仿真简介 | 第11-12页 |
| 1.2.3 四旋翼飞行器飞控系统半物理仿真系统研究现状 | 第12-14页 |
| 1.3 研究目标、研究思路及总体方案 | 第14页 |
| 1.4 课题完成后功能及创新点 | 第14-15页 |
| 1.4.1 课题完成后的功能 | 第14-15页 |
| 1.4.2 课题研究的创新点 | 第15页 |
| 1.5 本论文章节安排 | 第15-17页 |
| 2 半物理模型实时仿真平台的相关理论基础 | 第17-45页 |
| 2.1 四旋翼飞行器的受力分析 | 第17-26页 |
| 2.1.1 理想悬停情况下四旋翼飞行器受力分析 | 第17页 |
| 2.1.2 受到均匀风场影响下四旋翼飞行器受力分析 | 第17-18页 |
| 2.1.3 受到非均匀风场影响下四旋翼飞行器受力分析 | 第18-19页 |
| 2.1.4 低雷诺数下四旋翼飞行器流固耦合分析 | 第19-25页 |
| 2.1.5 非均匀风场影响四旋翼飞行器旋翼下流场分析 | 第25-26页 |
| 2.2 各类风场的数学模型 | 第26-32页 |
| 2.2.1 平均风 | 第26-27页 |
| 2.2.2 风切变 | 第27-28页 |
| 2.2.3 阵风 | 第28-29页 |
| 2.2.4 大气紊流 | 第29-32页 |
| 2.3 四旋翼飞行器动力学数学模型 | 第32-39页 |
| 2.3.1 四旋翼飞行器动力学建模 | 第32-34页 |
| 2.3.2 外界扰动下四旋翼飞行器动力学建模 | 第34-39页 |
| 2.4 四旋翼飞行器姿态解算 | 第39-45页 |
| 2.4.1 野值剔除 | 第39-40页 |
| 2.4.2 基于四元数法的四旋翼飞行器姿态解算 | 第40-43页 |
| 2.4.3 基于互补滤波器的四元数更新 | 第43-45页 |
| 3 半物理仿真平台硬件设计 | 第45-60页 |
| 3.1 半物理仿真平台总体设计要求 | 第46页 |
| 3.2 环境模拟系统设计 | 第46-52页 |
| 3.2.1 环境模拟系统编程软件 | 第47-48页 |
| 3.2.2 基于Quartus II和NIOS II的环境模拟系统设计 | 第48-49页 |
| 3.2.3 紊流风场模型的建立 | 第49-52页 |
| 3.3 机载测控系统选型及硬件设计 | 第52-58页 |
| 3.3.1 机载测量系统 | 第52-54页 |
| 3.3.2 信号处理系统 | 第54页 |
| 3.3.3 四旋翼飞行器构架 | 第54-58页 |
| 3.4 显示与通信系统硬件设计 | 第58-60页 |
| 4 半物理仿真平台软件设计 | 第60-67页 |
| 4.1 仿真平台通信协议 | 第60-61页 |
| 4.1.1 Mavlink微型飞行器通信协议 | 第60页 |
| 4.1.2 mavlink移植及使用 | 第60-61页 |
| 4.2 显示系统软件设计 | 第61-62页 |
| 4.2.1 Labview介绍 | 第61页 |
| 4.2.2 基于Labview的指挥显示系统设计 | 第61-62页 |
| 4.3 机载测量系统软件设计 | 第62-65页 |
| 4.3.1 I2C通信 | 第62-65页 |
| 4.3.2 姿态解算 | 第65页 |
| 4.4 信号处理系统软件设计 | 第65-67页 |
| 5 系统功能测试及验证 | 第67-78页 |
| 5.1 通信控制系统测试 | 第67-68页 |
| 5.2 环境模拟系统测试 | 第68-71页 |
| 5.2.1 测试目的及方案 | 第68页 |
| 5.2.2 紊流风场测试及检验 | 第68-70页 |
| 5.2.3 其他类风场测试及检验 | 第70-71页 |
| 5.3 机载测控系统测试 | 第71-74页 |
| 5.3.1 测试目的及方案 | 第71页 |
| 5.2.2 测试结果及分析 | 第71-74页 |
| 5.4 四旋翼飞行器半物理模型实时仿真系统联调测试 | 第74-78页 |
| 5.4.1 无风干扰下测试 | 第75-76页 |
| 5.4.2 风场干扰下测试 | 第76-78页 |
| 6 总结与展望 | 第78-79页 |
| 6.1 总结 | 第78页 |
| 6.2 展望 | 第78-79页 |
| 参考文献 | 第79-82页 |
| 附录A MATLAB/SIMULINK仿真结构图 | 第82-83页 |
| 附录B 机载测控系统角度测量代码 | 第83-86页 |
| 在学研究成果 | 第86-87页 |
| 致谢 | 第87页 |
