四旋翼直升機(jī)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的研究.pdf

1、四旋翼作為一種體積小、造價(jià)低、結(jié)構(gòu)簡單的無人直升機(jī)越來越受到社會(huì)的青睞，其慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)，對(duì)提升四旋翼直升機(jī)飛行的穩(wěn)定性，定點(diǎn)定航行飛行的精度有著重要的意義。
　　本論文以為四旋翼設(shè)計(jì)一款具有簡單通信協(xié)議的高精度慣性導(dǎo)航儀為目的，對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、通信協(xié)議、濾波算法等方面，展開了較為深入的研究。
　　論文首先介紹了GPS、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航等幾種常見的導(dǎo)航方式，并對(duì)慣性導(dǎo)航的原理及發(fā)展歷程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，然后研

2、究了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航算法理論，包括載體的姿態(tài)、速度及位置的解算方法。接著，設(shè)計(jì)了以Atmega644p作為核心處理芯片，ADXL345作為加速度計(jì)，L3G4200D作為陀螺儀組成的一款低成本，精度相對(duì)較高的慣性導(dǎo)航儀，并且繪制了系統(tǒng)的電路圖及PCB板。然后對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中常用的兩種濾波方法:卡爾曼濾波和互補(bǔ)濾波，進(jìn)行原理及實(shí)現(xiàn)步驟的描述，并學(xué)習(xí)使用了MATLAB的慣性導(dǎo)航工具箱，對(duì)以上兩種濾波算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。最后在WINAVR環(huán)境

3、下編寫了四旋翼慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的軟件部分，在C++Builder6.0環(huán)境下設(shè)計(jì)了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)上位機(jī)軟件，該部分提出了一種新串口的通信協(xié)議，使上位機(jī)對(duì)傳感器的設(shè)置和數(shù)據(jù)讀取更加簡便，通過本文設(shè)計(jì)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和提升精度測(cè)試，驗(yàn)證了硬件設(shè)計(jì)的正確性和算法的可行性。
　　本文在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的主要突破是:設(shè)計(jì)了一個(gè)集成核心處理芯片和慣性傳感器的單獨(dú)子系統(tǒng)并制成單獨(dú)的PCB板;制定了串口通信新協(xié)議，使數(shù)據(jù)傳輸更加穩(wěn)定，效率更高;選用互補(bǔ)濾