基于嵌入式技术的小型无人机飞行控制系统研究
| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6页 |
| 1 绪论 | 第10-18页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第10-11页 |
| 1.2 无人机飞行控制系统研究和发展现状 | 第11-13页 |
| 1.3 嵌入式系统研究和发展现状 | 第13-16页 |
| 1.3.1 嵌入式系统硬件 | 第13-15页 |
| 1.3.2 嵌入式系统软件 | 第15-16页 |
| 1.4 本文研究内容和章节安排 | 第16-18页 |
| 2 飞行控制系统总体设计 | 第18-23页 |
| 2.1 小型固定翼无人机特点概述 | 第18-19页 |
| 2.2 飞行控制系统方案总体设计 | 第19-22页 |
| 2.2.1 飞行控制系统需求分析 | 第19-20页 |
| 2.2.2 飞行控制系统硬件方案设计 | 第20-22页 |
| 2.2.3 飞行控制系统软件设计方案 | 第22页 |
| 2.3 本章小结 | 第22-23页 |
| 3 飞行控制系统硬件设计 | 第23-44页 |
| 3.1 飞控计算机 | 第23-30页 |
| 3.1.1 处理器选择 | 第23-24页 |
| 3.1.2 核心板 | 第24-25页 |
| 3.1.3 飞控计算机底板设计 | 第25-30页 |
| 3.2 传感器模块 | 第30-36页 |
| 3.2.1 惯性测量单元(IMU) | 第30-31页 |
| 3.2.2 高度计 | 第31-33页 |
| 3.2.3 空速计 | 第33-34页 |
| 3.2.4 GPS模块 | 第34-36页 |
| 3.3 电源管理模块 | 第36-37页 |
| 3.4 PWM辅助模块 | 第37-41页 |
| 3.4.1 STM32最小系统 | 第38-39页 |
| 3.4.2 PWM信号切换电路 | 第39-41页 |
| 3.5 外部接口模块 | 第41页 |
| 3.6 其他外围模块 | 第41-43页 |
| 3.6.1 执行机构 | 第41-42页 |
| 3.6.2 遥控器接收模块 | 第42-43页 |
| 3.7 本章小结 | 第43-44页 |
| 4 多任务飞行控制软件设计 | 第44-86页 |
| 4.1 嵌入式Linux操作系统移植 | 第44-48页 |
| 4.1.1 Bootloader移植 | 第44-45页 |
| 4.1.2 Linux内核移植 | 第45-46页 |
| 4.1.3 文件系统移植 | 第46页 |
| 4.1.4 系统烧写和测试 | 第46-48页 |
| 4.2 嵌入式Linux操作系统 | 第48-55页 |
| 4.2.1 嵌入式Linux多任务程序实现 | 第49-50页 |
| 4.2.2 进程间通信 | 第50-51页 |
| 4.2.3 字符设备驱动开发 | 第51-55页 |
| 4.3 飞行控制软件任务划分 | 第55-59页 |
| 4.3.1 飞行控制系统软件总体框架 | 第55-56页 |
| 4.3.2 共享内存中的数据结构 | 第56-57页 |
| 4.3.3 进程调度 | 第57-58页 |
| 4.3.4 任务优先级和CPU绑定安排 | 第58-59页 |
| 4.3.5 优先级配置与CPU绑定实现方法 | 第59页 |
| 4.4 数据采集进程设计 | 第59-66页 |
| 4.4.1 IMU数据采集线程和GPS数据线程 | 第61-64页 |
| 4.4.2 高度计数据采集线程 | 第64页 |
| 4.4.3 空速计数据采集线程 | 第64-66页 |
| 4.5 导航解算进程设计 | 第66-76页 |
| 4.5.1 惯性导航线程 | 第68-73页 |
| 4.5.2 SINS/GPS组合导航线程 | 第73-76页 |
| 4.6 控制解算进程设计 | 第76-80页 |
| 4.6.1 飞行模式管理任务 | 第78页 |
| 4.6.2 控制律解算任务 | 第78-80页 |
| 4.7 PWM辅助进程设计 | 第80-81页 |
| 4.8 空地通信进程设计 | 第81-82页 |
| 4.9 辅助单片机软件设计 | 第82-85页 |
| 4.9.1 PWM信号输出 | 第83-84页 |
| 4.9.2 PWM信号采集 | 第84-85页 |
| 4.10 本章小结 | 第85-86页 |
| 5 系统功能验证 | 第86-100页 |
| 5.1 飞行控制系统样机 | 第86-87页 |
| 5.2 传感器模块测试 | 第87-90页 |
| 5.2.1 捷联惯导静态测试 | 第87-88页 |
| 5.2.2 GPS模块测试 | 第88-89页 |
| 5.2.3 组合导航测试 | 第89-90页 |
| 5.3 舵机控制测试 | 第90-94页 |
| 5.3.1 PWM输出验证 | 第90-91页 |
| 5.3.2 PWM舵机控制测试 | 第91-92页 |
| 5.3.3 PWM采集验证 | 第92-93页 |
| 5.3.4 遥控器切换PWM输出线路 | 第93-94页 |
| 5.4 手控飞行与组合导航解算验证试验 | 第94-96页 |
| 5.5 硬件在环试验 | 第96-99页 |
| 5.6 本章小结 | 第99-100页 |
| 6 总结与展望 | 第100-102页 |
| 6.1 论文工作总结 | 第100页 |
| 6.2 论文工作展望 | 第100-102页 |
| 致谢 | 第102-103页 |
| 参考文献 | 第103-108页 |
| 附录 | 第108页 |
