基于紅外及偏振光傳感器的飛行測試平臺設(shè)計.pdf

1、本文首先分析天空紅外分布規(guī)律，并以此為依據(jù)設(shè)計并制作了紅外姿態(tài)傳感器;結(jié)合紅外及偏振光傳感器對載體姿態(tài)信息的測量為依據(jù)，以飛行器基本控制理論為背景搭建無人機飛行測試平臺，完成對紅外及偏振光傳感器飛行測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。
　　飛行測試平臺整個系統(tǒng)首先研究硬件部分，將硬件部分分成六大部分，即電源、處理器、傳感器、遙控接收機、電臺和舵機控制;其中，電源部分統(tǒng)一供電，通過電壓轉(zhuǎn)化供所有器件使用;處理器包括對所有傳感器的信號處理、遙控信號

2、接收處理、電臺信息傳輸及舵機信號控制等;傳感器包括GPS、偏振光傳感器、紅外姿態(tài)傳感器等所有器件的信號采集及初次處理;遙控接收機實現(xiàn)飛行器手動飛行的信號控制;電臺部分對飛行器整個飛行過程實時監(jiān)測;舵機主要是控制及穩(wěn)定飛行器準確飛行。
　　以STM32處理器作為本文飛行測試平臺軟件部分的核心，STM32處理器內(nèi)置功能強大的I2C、SPI、及USART等接口，可用于完成對多個傳感器的數(shù)據(jù)采集、GPS信號的接收、地面遙控信號的接收、地面

3、站電臺發(fā)送的數(shù)據(jù)接收以及相關(guān)信號的解碼，同時整個過程需要使用定時器的中斷功能，保證多個數(shù)據(jù)間的有效傳輸。
　　控制算法部分，首先引入不同坐標系間的轉(zhuǎn)換余弦矩陣，進行微分處理，微分處理后的方程可通過傳感器測量信息實時更新，合理解算后能得到下一時刻最新的姿態(tài)角。通過紅外姿態(tài)傳感器對方向余弦矩陣進行更新，參考陀螺儀和加速度計的測量數(shù)據(jù)進行對比，進而求解出姿態(tài)角。簡要介紹飛行控制下的PID控制理論，設(shè)計出飛行器水平姿態(tài)、航向信息及高度信息