当前位置：文档之家 › 基于小型无人机的导航控制研究

基于小型无人机的导航控制研究

  • 格式：pdf
  • 大小：122.94 KB
  • 文档页数：4

号不能再 被使 用 。 这个 时 间段里 飞机 的当前 位置用航 路推 算方法在 最近可 用 的 ＧＰ Ｓ 位置 数 据 的基础 上计算 得到 。这 样短 时间内仍 可得到 高精 度的定位信息 。通过不 断分析 每秒 的导 航 电文 ．直到 ＧＰ Ｓ信号 有效 时立即使用 Ｇ Ｐ ￥的位置数 据 ，对 当前 的导航 数据进行 校正 。 针对 上述 无人机水 平导航 方案进行 的外 回路 和 内回 路控制 律 设计参 见文 献 １ ，这 里不
ｒ 【 “ ＋
＋ 群
“ Ⅳ ， …
一
在导航系统 中 ， 存 储器将始终保 存与航路推 算所 需 Ｇ Ｐ ｓ位置数据 个数 相对应 的数据信 息一 并且存放 的数据 会不断刷新 。 同时 ． 通 过分析 Ｇ Ｐ ｓ导航 电文 可 以判断 Ｇ Ｐ Ｓ的跟 踪卫星
数是否大 于 ３ 颗。 如果 跟踪卫 星数小于 ３ 颗． 或者 Ｇ Ｐ Ｓ出现暂 时的数 据 中断 ， 那么 Ｇ Ｐ Ｓ信
５ Ａｌ ｅ ￣ ｅ ｎ ｄ ｅ ｒＧ Ｌ Ａｊ ｕ Ｒｅ ｍｏ ｔ ｅ ｌ ｙ Ｐ ｉ ｌ ｏ ｔ ｅ ｄＶｅ ｌ ｄ ｃ ｌ ｅ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙＤｅ ｒ ￣ ｒ ｍ ｔ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ（ Ｒ Ｐ Ｖ－ Ｓ ＴＤ）Ｐ ｒ ｏ －
小型无 人机 除 了无线 电遥控 飞行外 ． 常常还需要实现 水平 与垂 直 自主导航 。 特暑 是， 考 虑到 无 人机 军事 应用 时为 了隐蔽 ，需要 无 线 电保持静默 ，所 以单 纯 无线 电遥控飞行 也是不 利的 。针对 小型 无 人机 的特点 ，研 究小型 无人机水平 与垂 直 自主导航 方案 以及导 航 静制律 设 计 ，对发展 小型无 人机是极为重 要的 。随着垒 壤定位 系统 ＧＰ Ｓ的 出现 ，它体积 小 、 重量 轻、 价格便宜等优点使其在小型无人机上得到广泛应甩。 本文在研究不同导航方法ｆ 的 基 础上 ，以 国外一 种 无尾 小型无 人 机０ 为例进 行 导航 方 案及 控 制律 研 究 ，水平 导航 采 用 ＧＰ Ｓ ／ 航 路推 算组合 导航方法 ， 垂直 导航采 用优化轨迹 跟踪方 法 。 该无 ＾ 机 无立 尾和平尾 ， 仅 用一 对升降 副翼实 现纵 向及横 向控制 。
导
航
２ ０ ０Leabharlann １燕 曲线。 飞行 高度 ｔ ｍ） Ｅ 行高 度 （ ｍ）
飞行速度 （ ｍ ）
匿 ３ 飞 机爬 升 仿真 结果 国
圈 ４ 飞 机下 槽 仿真 结 果 圈
从仿真 结果来 看 ，控 制效果 比较 明显 精 度较高 ，结果是 令人满意 的 。
５ 结
论
本 文述及 的小型 无 尾无 人机 的水 平 导航 系 统采用 了 Ｇ Ｐ ｓ ／ 航 路推算 组合 导航 方法 ，垂 直导航系统 采 用了优 化轨迹 跟踪的导航 方法 。这 种导航 方案既简单 又经 济 ，可 以构成高精 度 、实时 可靠的 自主式导 航系统 。在 具体 的导 航系统 设计 中 ，根据 小型无 人机改 善动态 品质的实际情况和 要求 ， 本文提 出了一些 改进的方法 并加 以论证 ， 从仿 真的结 果可 以看 到 ． 本 文设计的导 航控制 系统 可 以满足飞行 品质 的要求 ．适应于 无人机的实 际需要 。
收 稿 日期 ：２ ０ ０ １ — ０ ２ － １ ９ ．严 啭隽 ：博士 研 究 生 。
维普资讯
导
航
２ ｏ ｏ １年
两次 ＧＰ ￥接 收到 的数据之 间采 用航路推 算的 方法计算飞机 的当前位 置 。 航 路推 算 的方 法 是用 两个或 两个 以上 的机载 ＧＰ Ｓ接收机 接 收到 的位置 数据近 似 推导 飞机 的 当前 位置 。如 设飞机 在 ｔ 一 － 时 刻和 ｔ 时 刻 的 Ｇ Ｐ ｓ位 置 数据 分 别是 （ 乩一 ． ， Ⅳ ＿ ）、 － 』 ¨ ） 、当前 ｔ 时刻 的位置 为 （ 、 ）、则
３ 王永生，李翔晴 ．贾化 民．无人驾驶飞机 Ｇ Ｐ Ｓ 导航 系统的设计与实现．西北工业大学学搀 １ ９ ９ ６ ．１ ４
‘ ３ ） ：４ ８ ０ －４ ８ ４
日 崔麦 会 ，严 德斌 ．Ｇ Ｐ Ｓ在 无 人机导 航 中的 应用 。现代 防御技 术
１ ９ ９ ９ ，Ｚ ７（ ３ ） ；３ ９ —４ ３
通过 指定下 滑速率 来实 现 。
对 小型 无 人机 ， 为简 化系 统构成 ， 拟 不采用垂 直 陀螺 ， 仅 采用 角速度 陀螺 反馈信 号 。 飞 机垂 直平 面上 的导航 控制采用优 化轨 迹跟踪 的原理 实现 。具体分 为两个 部分 ：对于 爬升 阶 段． 按 照最速 爬升 的要求设计 出飞机 的速度 ／ 高 度理想 曲线 ， 使得 无人机 在指定 的高度达 到 这 个高 度下 的最大速度 。此 时 ，可用推力等 于平 飞需用推力 ，无 人机将 在这一 指定高度 以 相应 的最大速 度飞行 ；对于下 滑阶段 ．优 化轨迹 通过控制 飞机 的下滑速 率实 现 。 对于定高 度的理 想爬 升 曲线设计如 下 ： 取 一定 的高度 间隔 （ 如５ ０ ０ ｒ ￣ ） 将 飞机的飞行 高 度 加 以划 分 ，如果 以其 中某 个高 度 为 指 定 高 度 时 ，那 么在 距 离这 个 高 度 还 有 一个 间隔 （ ５ ０ ０ ｍ）之前 ，无 人机 将沿着速 度／ 高 度最速爬 升 曲线进行飞行 ，当与 指定 高度的距离 在一
内的剧 烈抖动 具体 方案 如 图 ２ 所示。
圈 １ 垂 宣 导靛 结丰 喀 圆
圈 ２ 平 滑过 渡环 节
在图 ２ 所示 的平 滑过 渡 环节 中 ，一 阶惯性 环节作 为缓 冲 ，在切换之后的 —段时阐 内其 影响逐渐 消失 ，不造 成幅值 和相位偏移 ，并且 它采用 加法运 算 ，运 算速度较 高 。至于平 滑 过渡 过程的效果 ，可 以调节 一阶惯性 环节 中的时 闻常 数 丁 加 以改进 。
维普资讯
２ ０ ０ １ 年 ６ 月第 ２ 期
导
航
基 于小 型 无 人 机 的导航 控 制研 究
严 蹄隽 高金源
（ 北 京 航 空航 天大 学
屠 巴宁
１ ０ ０ ０ ８ ３ ）
摘
要
在 考 虑 小 型无 人 机 特 点 和 多 种 导航 方 法 的 基 础 上 ，研 究 １利 用
再赘 述 。
３ 垂直导航 方案及控制研究
３ ． １ 垂直 导航方 案 无 人机 自主飞行 的垂直 导航主要是控制 无 人机的垂 直爬 升与下降剖 面 ，以实现一定 的
战术 特殊要 求 。本 文针对 无人机运行特 点提 出了一种爬升轨 迹的优 化控制方 案 ，并给 出垂 直导 航控帝 ９ 律 的设 计方法 。采用这种爬 升方案 可 以保证飞 机以最快 的爬 升速 率到达指定 高 度 ．相对于 指定爬 升速率 的控制 系统 而言 ．到达 指定高度 所需的 时间更短 ，面下滑方案 则
ＧＰ Ｓ ／ 航 路 推算 组 合导航 方法 针对 无人机 进行水平 导靛控 制 的方案 ， 以及 利 用优化 轨迹 跟踪 方法进 行垂直 导航控 制 的方案 ，并针对一种 小型 无尾无人机 进行 １导航 控制律 设计 。 仿 真结果表 明 ， 这 种 导航 方 法既 简单 又经 济 ， 精度 高、实时性 强 、 可 靠性好 ．可 以构 成具有较 强实用性 的 自主式 导航 系统 。
水平导 航 控制系统 的基本方案是 ，在飞行前按要 求制定 飞行 航 线 ，该 航 线分剐 由航路 点及 相临两 航路 点 之间的直 线段组成 。利 用 Ｇ Ｐ Ｓ ／ 航 路推算 组合 导航 方法 实时测得 飞机舶
当前位置 ，从而可以求得飞机偏离航线的侧偏距及侧偏距的变化速率，依侧傻匪及倒镥臣 的变 化速率 产 生指令控制 副翼通过 倾斜 偏航 ，最终捎 除侧偏 距 。 由于 Ｇ Ｐ ｓ接收机 可能会 出现短 时 间的 数据 中断 ， 以及 常用 的经济 型 ＧＰ Ｓ接 收机数据 更新率 为 １ 次／ ｓ ，所 以单纯依 靠这种 Ｇ Ｐ Ｓ系统 完成导航 是难于 获 得满 意效果的 为此 ，在
滑 阶段 ， 设飞机 的初 始 高度为 １ ０ ０ ０ ｍ， 飞机 在 Ｓ ０ ０ ｍ 处从 直线下 滑段转 入指数 曲线 下滑 ， 最 终 飞机接 近 ２ ０ ０ ｍ 的高度 飞行 ， 如图 ４ 所示 。 图 ４中 ， 理 想 曲线与 实际 曲线基 本重台为一 条
维普资讯
关键 词
ＧＰ ｓ 航路 推算
优 化轨 迹跟踪
无人 驾驶 飞机
组 合 导航
ｌ 引
言
小型无 人驾驶飞机 用途广泛 ，可用于 观测 、勘探 、航 拍 等 民用用途 ，也 可用于近距 地 面侦察 等军事 用途 。由于飞机体 积 小、重量轻 、灵活机动 ，所 以小型无 人机 显示 出极 大的
优越性
参 考 文 献
】 严 嚼隽 ．高金 源 ．屠 巴宁 。小 型无 人帆 水 平 导航 控制 研 究 ．飞行 力学 ．２ ０ ０ ０ ２ 李艳 ．周旗 ．翁 湘英 小 型无人机 Ｇ Ｐ Ｓ ／ 航程推算组合导 航暴统研究。西 北工业大学学报－１ ９ ９ ３ ，¨
（ ４） ４ １ ９ －４ ２ ３
４ 仿真结果
基于 以上导 航控制律 的设计 ， 针 对国外某 无尾小 型无人机 的估计参 数进行 了仿 真计 算 。 水平 导航 系统 的仿 真结 果可 以参 见文献 １ 对于 飞机 的爬升 阶段 ， 选择 定高 １ ５ ０ ０ ￣ 飞行 对的情况 。 飞机将在 ｌ Ｏ ０ ０ ｍ 处 从最 蘧爬 升 的 啮线转 到抛 物线 阶段 ， 最 终 ，飞机保 持 １ ５ ０ ０ ｍ 的 高度 飞行 ， 如图 ３ 所示 。对 于 飞机 的下
Ｈ ） 下 滑理 想轨迹 的具ｌ 体参数按 照实 际飞行 的需 要确定 ， 在等 下滑速 率阶段 ， 应 该保
维普资讯

合集下载

基于机器学习的无人机航迹规划与集群控制研究

基于机器学习的无人机航迹规划与集群控制研究

基于机器学习的无人机航迹规划与集群控制研究摘要：无人机技术的发展为航空领域带来了革命性的变化，然而，实现无人机的有效航迹规划和集群控制仍然存在挑战。

本文基于机器学习的方法，探讨了无人机航迹规划和集群控制的研究。

1. 引言随着无人机的广泛应用，如物流、农业监测、环境监测等领域，无人机的航迹规划和集群控制成为关注的热点。

为了提高无人机的飞行效率和安全性，需要采用先进的航迹规划和集群控制算法。

机器学习作为一种强大的工具，可以通过训练数据，使无人机能够自动学习和优化航迹规划和集群控制策略。

2. 无人机航迹规划研究无人机航迹规划的目标是确定最佳的飞行路径，以使无人机能够高效地完成任务，并避免障碍物。

传统的航迹规划方法主要基于经验法则和数学优化模型，但这些方法在复杂环境下表现不佳。

基于机器学习的无人机航迹规划方法能够通过学习大量的飞行数据，自动调整航迹规划策略。

该方法将无人机的历史飞行数据作为输入，训练机器学习模型，以生成最佳航迹规划策略。

3. 无人机集群控制研究无人机集群控制是指多个无人机协同工作完成任务的控制策略。

常见的无人机集群控制方法包括层次控制和分布式控制。

然而，这些方法对集群规模和环境变化较为敏感，缺乏自适应性。

基于机器学习的无人机集群控制方法能够通过学习无人机的运动模式和环境特征，智能地调整控制策略。

这些方法将无人机的传感器数据和飞行状态作为输入，通过训练机器学习模型，实现集群内无人机之间的协同控制。

4. 机器学习算法在无人机航迹规划和集群控制中的应用在无人机航迹规划和集群控制的研究中，机器学习算法被广泛应用。

其中，监督学习算法如神经网络、决策树和支持向量机可以根据无人机的输入特征和输出行为进行训练。

无监督学习算法如聚类分析和自组织映射可以用于无人机集群控制中的任务分配和路径规划。

强化学习算法如Q学习和深度强化学习可以用于无人机集群的智能控制。

5. 挑战和展望尽管基于机器学习的无人机航迹规划和集群控制研究取得了一定的进展，但仍面临一些挑战。

小型无人机自动驾驶仪控制系统的研究

小型无人机自动驾驶仪控制系统的研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｕｔｏｐｉｌｏｔ ＵＡＶ ｉｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆ ｌｉｇｈｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｖｉｃｅ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｕｓｅｄ ｔｗｏ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ ｆｏｒ ａｕｔｏｐｉｌｏｔ ｄｅｓｉｇｎ， ｍｅａｎｗｈｉｌｅ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ａｔｔｉｔｕｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ．Ｉｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｈａｓ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ． ｂｕｔ ａｌｓｏ ｈａｓ ｇｅｎｅｒａｌｉｔｙ ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ａｕｔｏｐｉｌｏｔ ａｎｄ ｍ ａｉｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ， ａ ｎ ｄ ｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ ａｎａｌｙｓｉｓｅｄ ｔｈｅ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｆｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌｅｓ．Ａｔ ｌａｓｔ ｆｌｉｇｈｔ ａｔｔｉｔｕｄｅ ｉｓ ｕｓｅｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ， ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｍ ｅｅｔｓ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＵＡＶ ａｕｔｏｐｉｌｏｔ； ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｆ ｌｉｇｈｔ； ｇｅｎｅｒａｌｉｔｙ； ｄｕａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ
成 ，它的数据处理速度和系统响应速度难以满足高 状态控制单元（４）大气数据传感器单元。微处理器
精度 、高效 率控 制性 能 的需求 控 制 的核 心 ，既要 对相 应 的数
器 的设计 ，虽然 数据 处理 速度 和响 应速 度有 所提 高 ， 字信号处理 ，又要作到响应速度快。鉴于这两点选
小型无人机航迹控制系统探讨

小型无人机航迹控制系统探讨

无 人机 航 迹控 制 系统 工作 模 式 ， 出现 代 无 人机 航 迹 控 制 系统 的一 些研 究 发展 方 向。 提
关键词： 小型 无 人 机 ； 迹控 制 ； 字 地 图 航 数
１ 无人机航迹控制系统的发展 作者的要求 ， 有选择地屏蔽不需要显示的内容 ， 但 用系统给出的控制功能 ， 方便地实现回放过程的 快退等。 航迹控制系统是使无人机按预定航线飞行， 是，目 前矢量地图的格式非常多 ， Ａ ｅ ｆ 的 快进、 有 ｒｎ ｉｏ
科 黑江 技信总 — 龙— — —
科技 论 坛 ｌ Ｊ
刘 永军
小型 无人机航迹控制 系统探讨
（ 南京 国际 关 系学 院 ， 苏 南京 ２ ０３ ） 江 １０ ９
摘 要： 简介 无人机航迹控制 系统的发展， 探讨 目前航迹控 制系统 中所采用的光栅住 图和矢量式 两种格式数 字地图的优缺 点， 详细介绍 了小型
实现全自动飞行的 自动控制系统 ，其实现平台主 ＧｅｅａｅＡ ｃ ｉｗ的 Ｓａ ｅＦｌ， ａ ｌｆ 的 Ｍｉ ｎｒｔ。ｒＶｅ ｈ ｐ ｉ Ｍ ｐｎｏ ｅ ｆ － ３ Ａ数据分析模式。 无人机系统申允许搭载各 要是地面控制站。无 ＾机系统 中的地面控制站是 Ｆｌ， ｕｏＣ Ｄ的 Ｄ ＦＴｔ 、 ｉ Ａｔ Ａ ｅ Ｘ ，ｉｎ的 Ｔｆ 格式 。由于 种不同的任务载荷，有些设备是通过—个单独的 ａ ｓ等 指在地面用于对无人机的飞行状态和机载任务设 地 图格式 的 出现 ， 得应用 系统 丧失 了通 用性 ， 无线信道直接进行数据传输的，并且地面有专用 使 其 备工作状态进行控制和监视以及对机载任务设备 结 果是矢量 地 图实现通 用 困难 。另外 ， 于矢量地 设备予以接收， 由 无需航迹控制系统进行处理， 例如 采集的信息进行处理的设备总称。 它通常由 飞行 图的本质是用一组指令来描述构成地图的直线 、 摄像枫、 照相机等 。 但是， 也有—些设备是通过无 控制设备和任务管理设备以及信息处理设备三部 圆、 矩形等， 当将矢量地图显示到屏幕上时 ， 需要 人机的下行遥测链路传输数据的，例如核探测仪 分组成。其作用是控制飞行器的飞行方向、 速度、 由软件将描述图形的指令转换成在屏幕上显示的 器等。 这些设备要求地面控制站能够记录、 保存探 能够针对探测数据进行分析并在数字地 高度、 飞行姿态 ， 管理任务设备的工作状态和处理 颜色、 位置和形状， 因此大大降低了矢量地图的显 测数据， 信息。现代无 ＾ 机已经 从原来单一战斗任务中脱 示速度。由此可见， 这两种数字地图的格式各有其 图 等。 ４ 身而出， 搭载了各种各样多种用途的任务设备 ， 对 优缺点。目前 ， 在小型无人机应用方面， 考虑到软 航迹规划的要求越来越高。 件 的通 用性 和无 人机 技术 的发展 ，多采 用 了光栅 随着微 电子、 微电技术 、 信息技术 、 智能技术 和航空技术的飞跃发展， ＾ 无 机正向小型化、 智能 随着计算机技术的进步 和 Ｇ Ｓ系统 的广泛 位 图格式 的数 字地图 。 Ｐ 应用，无人机地面控制站中逐渐发展出了—个崭 ３航迹控 制系统 的工 作模式 化、 隐身化方向发展 ， 这就给航迹控制系统提出了 新的独立模块—航迹控制系统。利用航迹控制系 综合分析国内外无人机系统的特点 ，航迹控 更高的要求，为 了满足现代无 人 机发展的需要， 无 统， 可以直接在数字地图 Ｅ 进行航迹控制的￣ ＇ ， 制系统主要有 ４ Ｌ Ｊ －Ｃ 种工作模式， 即航 线规划、 航迹控 人机航迹控制系统还直从重点发展以下Ｊ 卜 １ 方向。 ／ 能够实时、 便捷地得到数字地图中任意一点的多 制监测、 数据回放和数据分析。 ４ 矢量地图的应用。 ｌ 虽然矢量地图仍有—些 种信 息。这一功能将航迹控制规划所需的时间大 ３１ ．航线规划模式。 航线规划模式用于规划无 缺点 ， 但它有更多的优越性， 它的使用必然是—种 大缩短。 因此 ， 航迹控制系统是现代无人机发展必 人 机 的飞行航 线 。 在航 线规划 模式 中 ， 调入 目标 地 发展趋 势 。 不可少 的技 术 。 区的数字地图之后 ， 随着鼠标的移动 ， 鼠标所在位 ４ 航线 的智官 作。 ＇ ２ 吻Ｊ 在 数见 ９ 划自过程 ２航迹控制系统中数字地图的格式 置可以同时显示出地图上该点的经纬度信息， 此 中 自动进行航点高度合法性的检测，当无人机 将 航迹控制系统 中最重要的部分就是数字地 时点击鼠标 即将该点 自动追加为航线 中新 的航 因 规划航点的高度太低而可能导致危险时， 航迹 图。目前 ， 航迹控制系统中采用的数字地图主要有 点 ， 同时， 信息提示区中还将显示 出当前的航迹控 控制系统将 给出警告提示并给 出相应 的修改意 两种格式： 光栅位图和矢量形式。 制角以及估算的无 ＾ 机总航程 ， 这样的操作明显能 见。或者， 通过输 人 对航线的要求 ， 由系统根据设 ２ 光栅位图及其优缺点。 ． １ 光栅位图 格式的数 方便操作 ＾员，大大缩短了航线规划所需的时问。 定的航线 自 、 动给出各个航 点的高度值， 甚至包括 字地图主要是通过扫描纸质地图得到位图 ，然后 当航线设定完毕后 ， 可以利用航迹控制数据装订功 插入—些必需的航点。 遇到复杂地形， 需要 人机 在位图的特定位置标定经纬度信息，使用时在地 机的飞控系统中。 改变飞行航线时， 系统能够自 动给出 航线。 图上选取任意一点都可以经插值计算得到该点的 ３ ２航迹控制监测模式。航迹控制监测， 是指 ４ 航迹 系统的三维 匕 ． ３ 制 显示。 在采用 经纬度信息。 实时接收无人机下传的遥测信息 ，解析得到无人 矢量地图之后， 完全可以绘制出三维立体的地形， 地 图最大 好处 就是 机的经纬度和高度等信息，并在地图窗口中的相 使得地图的显示不再局限于二维平面。 由此 ， 将使 各种比例尺的纸质地图比较容易获取， 它们的标 应位置显示，使操作者可以直观地得到无人机的 航迹控制系统发生巨大的变化， 所有的操作和数 准是 ＿ｊ的 ， 羊 但也 带 『爪问题 ： １ ｌ 位置信息。航迹控制及姿态监测过程中还能保存 据的显示将更为直观。 （） １数据误差大。—般情况下， —个位图格式 相应的数据， 以便供给数据回放模式使用。 在实际 的地图文件要通过多次扫描并修正、拼接才能得 系统 的实 现中 ，是 由地面控 制 系统通 过 无线链 路 ４ 航迹蛙制系统姆 央“ 吉 ４ ＿ 坐 构 模块化、 组 到， 而在拼接、 旋转位图图像时 ， 都很有可能带人 实时接收无人机的遥测信息，并将相关信息通过 件化结构是当 前软件系统发展的方向。不仅是航 较大的误差。同时，在选取肮 进行经纬度计算 网络传送 到航迹控 制系统 。 期的各种 航迹控 制监 迹控制系统， 初 整个地面控制站都将发展为模块化 时， 根据计算方法的不同， 也会带人一定的误差 。 测系统中，无人机的姿态都是通过数据方式显示 的结构。各种功能以组件的方式予以实现， 构成一 度与实际经纬度相 的。当无 人 皮 于视距之内时 ， 胡 操作手可以直接观 个组件库 ， 必要时只需各取所需 ， 再加以拼装 ， 就 差较大。（） ２可获取的信息量少。由于地图文件中 测其姿态 ， 而当无人机飞出视距时， 操作手只能通 可以迅速得到—个新的应用系统。 仅仅是标定了经纬度信息 ， 没有体现出位图中点 过 飞机 的遥测 数据来判 断飞机姿 态。 与航迹 控制监 参 考文献 与点之间的拓扑关系，无法得到航点所在位置的 测类似 ， 姿态监测也是实时地接收无人机的遥测数 ｆ 国外无 人 机 大全 编 写组 ． 无人 机 大全册ｌ １ １ 国外 北 高度等信窟， 也就无法为航线规划的高度设定提 据， 同时， 以三维图形方式显示出无人机的空中姿 京 ： 空工业 出版社 。０ １ 航 ２０ ． 供参考， 例如地名—类的地理信息更是无从获取。 态 ， 使得操作者可以直观地看到无人机的姿态。 ｆ 空知识ｆ 北京 ： ２ 航 Ｍｌ 航空工业出版社，０ ７ ２０． ２ ’ ２矢量数字地图及其优缺点。 针对上述光栅 ３ ３数 据 回放 模式 。 在无 人机 的实际 飞行过 程 ｆ赵 万青． 字专题 地图 北京 ： ３ 】 数 科学 出版社 ， ０ ７ 位图 格式的缺点，矢量数字地图是一种显而易见 中获得并保存数据之后 ，可以通过数据回放模式 ２ ０ ． 的较好替代方式。 在矢量地图的数据结构中， 地理 以与航迹控制《测模式完全相同的视觉效果离线 Ｉ赵儒 源． 驾驶 飞行器 ． 京 ： 工业 出版 盘 ４ １ 无人 北 国防 １７ ． 实体用一系列的 ｘｙ ， 坐标作为位置标识符。 矢量地 地 再现 无人 机椠 一次 飞行 的全过 程 ，包 括 无人 机 社 。９ ８ 图不仅包含了三维的地图信息， 即经纬度和高度 ， 的位置 、 态 以及其他 一些 重要数 据 ， 便对 无人 姿 方 作者简介： 刘永 军 （９ １ ）男 ， 教 ， 要研 １ ８～ ， 助 主 还可以得到地名等其它有用的附加 信息 ， 同时， 它 机的飞行状况及任务执行状况的分析。数据回放 究方向为小型 无＾机控制、 导航、 数据链传输等。 还 具有 缩放 、 转 不失真 等糕 点， 旋 能大 大提 高航 迹 模 式具 有 回放 速度 控 制 的功 能 ，可 以用 半 速 、 原 责任 编辑 ： 袁依凡 控制规划的精确度。 在显示地图时 ， 还可以根据操 速 、倍速或 ４ ２ 倍速来进行数据的回放，还可以利
基于ARM微控制器无人机导航控制系统软件设计

基于ARM微控制器无人机导航控制系统软件设计

Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｒ ｉｅｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔｍ ｃ ｉｖ ｕｏ ｏ ｕ ｉ ｈ ｏ ｔ ｌ ｆＵＡＶｓｃ ｒ ， ｅＡＲ ｃｏ ｏ ｔｏ ｅ ， ｇ ｌｒ ｓｒ ｃ ： ｅｃ ｕ ｓ ｏ ｔｏ ｓ Ｔ ｓ ｅ ｉ ｔ ａ ｈ ｅ ｅａ ｔｎ ｍｏ ｓｆ ｇ ｔｃ ｎ ｏ ｓｏ ｌ ｒ ｏ ｏ ｅ ｈ Ｍ ｍｉｒ ｃ ｎ Ｕ ｒａ ｎ ａ ｔ ｒ ｎ ｒ ｔ ｙ ｏａ ｃ ｌｒ ｍｅｅ ， ａｅ ｇ ｒ ，ｃ ｅｅ ｏ ｔｒ ＧＰＳｐ ｅ ｓ ｒ ｌ ｔｄ ｅ ｓ ｒ ，ｒ ｓｕ ｅ ｓ ｎ ｏ ｓａ ｄ ｏｈ ｒｈ ｒ ｗ￣ｅｂ ｓ ｄ ｏ ｅ ｃ ｍｂ ｎ ｔ ｎ ｏ ｖ ｇ ｔ ｎ ，ｒ ｓ ｕ ｅａｔ ｕ ｅｓ ｎ ｏ ｓ ｅ ｓ ｒ ｅ ｓ ｒ ｎ ｔ ｅ ａ ｄ ｉ ｐ ａ ｅ ｎ ｔ ｏ ｉａｉ ｆ ｈ ｏ ａ ｎ ｉ ａｉ ｏ
关．【 ｌ无人机 ；导航 ；＾ － 词 ＲＭ；ｕ Ｏ －Ｉ Ｃ／ Ｓ Ｉ
中圈 分类号： Ｐ９． Ｔ ３１ 文献标识码： 文章壕号：１ ７ ９９ ２１ ） ３０９－２ ８ Ａ ０ －５９（０１ １－ １３０ ０
ＡＲＭ — ｓ ｄ Ｍ ｉｒ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ Ｂａ ｅ ｃ ｏ ｏ ｔ ｏ ｌ ｅ
ｃｎ ｏ ｗ ａ ｏｉ ｍｉ ＣＯ － Ｔ Ｓｔ ｄｓ ｎＵ Ｖ ｎｖｇｔ ｎｃｎ ｏ ｅｐｒ ｎ ｈｗ ｔａ ｃｍｐ ａｃ ｉ ｅｆｇｔ ｏｔ ｌａ ｌ ｒｈ ， ｕ ／ ＳＩ Ｒ Ｏ ｅｉ Ａ ａｉａｏ ｏｔ ｌｘ ｅｍｅｔ ｓｏ ｔ ｏ ｌ ｅｗｔ ｔ ｉ ｒ ｌ ｇ ｔ ｎ Ｉ ｏ ｇ ｉ ｒ ， ｉ ｓ ｈ ｉ ｎ ｈ ｈ ｌｈ
摘 要：导航控制 系统是无人机实现 自主飞行的控制核 心，在采用 Ａ ． 微控制器，角速率陀螺 ，加速度计、Ｇ Ｓ ＲＭ Ｐ、 气 高 压 度传感器、差压传感器等硬件基础上 ，结合导 航控制律算法，在 ｕ ／ Ｓ Ｉ嵌入式实时 Ｃ Ｏ －Ｉ 操作 系 统下设计 实 现无人机 导航控制 ，实验表明其符合飞控 系统的高精度、小型化、数字化发展趋势，具有研究价值和广泛的应用前景。