无人机高精度容错高度测量系统设计_浦黄忠

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基于FPGA的无人机气压高度测量系统设计

基于FPGA的无人机气压高度测量系统设计

基于FPGA的无人机气压高度测量系统设计

严家明;张宏涛

【期刊名称】《传感技术学报》

【年(卷),期】2007(020)003

【摘 要】从无人机气压高度测量的原理出发,介绍了数字式气压高度测量系统的组成和工作原理,并详细论述了测量系统各组成部分的电路设计以及程序设计流程图,最后通过测试验证了以FPGA芯片为核心的无人机气压高度测量系统的可行性,分析了系统的误差来源.由于FPGA具有可靠性高、速度快、逻辑功能强等特点,有效地解决了单片机在高速无人机大气数据测量系统中处理速度较慢、实时性较差的问题.

【总页数】4页(P707-710)

【作 者】严家明;张宏涛

【作者单位】西北工业大学电子信息学院,西安,710072;西北工业大学电子信息学院,西安,710072

【正文语种】中 文

【中图分类】TP302

【相关文献】

1.基于单片机的无人机气压高度测量系统的设计 [J], 吕亚强;严家明;毛瑞娟

2.基于MPX4115的小型无人机气压高度测量系统设计 [J], 黄成功;邵琼玲;王盛军;丁东方;郜中华 3.基于FPGA的无人机气压高度测量系统的研究及实现 [J], 戴莹春;严家明;刘诗斌

4.FPGA在无人机气压高度测量系统中的应用 [J], 严家明;张宏涛

5.基于气压传感器的无人机高度测量系统 [J], 茹滨超;鲜斌;宋英麟;曹美会

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基于C8051F352型单片机的无人机高度传感器测量系统设计

基于C8051F352型单片机的无人机高度传感器测量系统设计

基于C8051F352型单片机的无人机高度传感器测量系统设计

吕亚强;毛瑞娟;严家明

【期刊名称】《计算机测量与控制》

【年(卷),期】2008(16)8

【摘 要】介绍了一种基于C8051F352型单片机的无人机高度传感器测量系统的设计思想和其具体的实现过程,详细论述了系统硬件、软件及补偿算法的设计原理、程序流程图等;主要利用该C8051F352型单片机的SPI口实现了温度和高度的实时显示,利用其UART口实现了串口通信功能,通过对压力传感器的温度补偿、气压-高度的非线性拟合,有效地解决了传感器的温度漂移问题,提高了系统精度;该系统具有电路结构简单、体积小、精度高、效率高、稳定性高的特点,可以运用到航空测量系统.

【总页数】4页(P1084-1086,1089)

【作 者】吕亚强;毛瑞娟;严家明

【作者单位】西北工业大学电子信息学院,陕西,西安,710072;西北工业大学电子信息学院,陕西,西安,710072;西北工业大学电子信息学院,陕西,西安,710072

【正文语种】中 文

【中图分类】TP302

【相关文献】 1.基于单片机的无人机气压高度测量系统的设计 [J], 吕亚强;严家明;毛瑞娟

2.基于C8051F352单片机的弹道参数测量系统设计 [J], 李亚楠;王金柱;马继存;孙文理

3.基于MPXA4115A传感器的小型无人机高度测量系统 [J], 乌仁格日乐;马少瑛

4.基于MPXA4115A传感器的小型无人机高度测量系统 [J], 乌仁格日乐;马少瑛

5.基于气压传感器的无人机高度测量系统 [J], 茹滨超;鲜斌;宋英麟;曹美会

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某无人直升机高度测量系统融合方法

某无人直升机高度测量系统融合方法

某无人直升机高度测量系统融合方法

某无人直升机高度测量系统融合方法

为得到更加准确的垂向加速度信息,提高高度信息的估算,通过组合气压高速传感器、全球定位系统(GPS)和捷联式线加速度计,建立一种具有较高精度的无人直升机高度测量系统.对传感器的特性进行分析,根据某无人直升机的运动学和传感器测量模型,采用噪声淹没技术建立了高度测量系统的状态方程和量测方程,最后,采用集中式卡尔曼滤波技术得到了无人直升机高度的估计,并对无人直升机在中高空的进行了全数字仿真实验.仿真结果表明,相比用单个传感器的高度测量方式,该系统的高度测量具有较高的精度.

作 者:谢勇 陈照海 陈万法 XIE Yong CHEN Zhao-hai CHEN

Wan-fa 作者单位:谢勇,陈照海,XIE Yong,CHEN Zhao-hai(南京航空航天大学,自动化学院,江苏,南京,210016)

陈万法,CHEN Wan-fa(山东鲁碧建材有限公司,山东,莱芜,271103)

刊 名:兵工自动化 ISTIC英文刊名:ORDNANCE INDUSTRY

AUTOMATION 年,卷(期):2010 29(2) 分类号:V328.5 V279 关键词:气压高度传感器 GPS 捷联式线加速度计 噪声淹没技术 集中式卡尔曼滤波

高精度小型无人机空速测量系统设计

高精度小型无人机空速测量系统设计

96 传感器与微系统(Transducer and Microsystem Technologies) 2011年第3O卷第l1期 

高精度小型无人机空速测量系统设计 

王咂,李小民 

(军械工程学院光学与电子工程系,河北石家庄050003) 

摘要:空速是无人机重要测量参数之一,介绍了无人机空速测量原理,论述了系统硬件组成和软件设 计。针对指示空速和动压之间的非线性函数关系,提出非均匀线性插值算法进行拟合,在解决单片机计算 能力不足的基础上保证了解算精度。实验表明:该系统相对误差小于0.15%,具有精度高、体积小、稳定 性和抗干扰性强等特点,满足空速测量系统设计要求。 关键词:无人机;空速测量;动压;插值拟合 

中图分类号:TP212 文献标识码:A 文章编号:1000-9787(2011)l1-0096--02 

一 ‘■● ‘ l ● - o l - l ● ● 一’ Design 0t airspeed measuring system 0t high Precision small 

UnmannecI aerlal VenlCle 1 ● 1 ■ ● 1 

WANG Xuan.LI Xiao—min 

(Department of Optics and Electronics Engineering,Ordnance Engineering College, Shijiazhuang 050003,China) 

Abstract:Airspeed is one of the important measuring parameters of UAV.The principle of the UAV airspeed measuring is introduced.The hardware and software of measuring system are elaborated.Aiming at the nonlinear function relation of indicated airspeed and dynamic pressure,inhomogeneous linear interpolation algorithm fitting is presented.On the basis of solving micro—controller unit computing power shortage of foundation ensures calculating precision.The resuh shows that the system relative error is less than 0.15%.The design system has high precision,small size,strong stability and anti-jamming,it can satisfy the requirement of measuring system. Key words:unmanned aerial vehicle(UAV);airspeed measuring;dynamic pressure;interpolation fitting 

高精度小型无人机气压高度测量系统的设计

高精度小型无人机气压高度测量系统的设计

・l2・ 《测控技术)2012年第31卷第2期 

高精度小型无人机气压高度测量系统的设计 

王嗄,李小民 

(军械工程学院光学与电子工程系,河北石家庄050003) 

摘要:介绍了一种基于MPX4115传感器和C8051F352单片机的小型无人机高度测量系统的设计及实现 

过程,详细论述了系统软硬件的设计原理,对传感器性能进行了分析并利用压力校验仪对其压力、温度 

补偿系数进行修正,保证测量准确度;通过硬件设计增加抗干扰能力并设计软件滤波算法提高输出稳定 

性;对高度一气压公式进行了插值拟合,解决了单片机计算能力不足的.『口]题,提高计算性能;该系统具有 

小型化、功耗低、结构简单、精度高,稳定性和抗干扰能力强等优点。 关键词:无人机;气压高度;MPX4115;高精度 

中图分类号:TP212 文献标识码:A 文章编号:1000—8829(2012)02—0012—04 

Design of High Precision Barometric Altimeter Measuring System in Mini UAV 

WANG Xuan,LI Xiao-min 

(Department of Optics and Electronics Engineering,Ordnance Engineering College,Shijiazhuang 050003,China) 

Abstract:The design and realization of the altitude measuring system in pilotless aircraft based on microchip 

C805 1 F352 and pressure sensor MPX41 15 are introduced.The design principle of the system hardware and 

software are discussed particularly.Carried on analysis to the sensor function and accuracy,the pressure instru— 

无人机飞行控制系统的容错设计

无人机飞行控制系统的容错设计

无人机飞行控制系统的容错设计

随着科技的飞速发展,无人机在各个领域的应用越来越广泛,从军事侦察到民用航拍,从物流配送到农业植保,无人机正以其独特的优势改变着我们的生活和工作方式。然而,无人机在飞行过程中面临着各种各样的挑战和风险,其中飞行控制系统的可靠性和容错能力是确保无人机安全飞行的关键因素。

无人机飞行控制系统是一个复杂的电子机械系统,它负责控制无人机的姿态、高度、速度和航向等参数,确保无人机能够按照预定的任务和航线飞行。然而,由于无人机在飞行过程中会受到各种外界因素的干扰,如恶劣的天气条件、电磁干扰、传感器故障等,飞行控制系统可能会出现故障或错误,从而导致无人机失去控制甚至坠毁。因此,为了提高无人机飞行的安全性和可靠性,必须对飞行控制系统进行容错设计。

容错设计是指在系统设计中考虑到可能出现的故障,并采取相应的措施来保证系统在故障情况下仍能正常工作或在可接受的性能范围内运行。对于无人机飞行控制系统来说,容错设计主要包括硬件容错和软件容错两个方面。

硬件容错是指通过采用冗余的硬件设备来提高系统的可靠性。例如,可以采用双余度或多余度的传感器来测量无人机的姿态、速度和高度等参数。当其中一个传感器出现故障时,系统可以自动切换到其他正常的传感器,从而保证测量数据的准确性和可靠性。此外,还可以采用冗余的执行机构,如双余度的电机或舵机,以确保在其中一个执行机构出现故障时,无人机仍能保持正常的飞行姿态和控制能力。

软件容错是指通过采用容错算法和软件架构来提高系统的可靠性。例如,可以采用故障检测和诊断算法来实时监测系统的运行状态,及时发现和诊断故障。一旦检测到故障,系统可以采取相应的容错措施,如切换到备用的控制算法或调整控制参数,以保证系统在故障情况下仍能稳定运行。此外,还可以采用软件冗余技术,如备份关键的软件模块和数据,以防止软件故障导致系统崩溃。

在无人机飞行控制系统的容错设计中,故障检测和诊断是至关重要的环节。故障检测是指通过对系统的监测和分析,判断系统是否出现故障;故障诊断则是指在检测到故障后,确定故障的类型、位置和原因。为了实现准确的故障检测和诊断,需要采用多种传感器和监测手段,如利用惯性测量单元(IMU)、全球定位系统(GPS)、气压计、磁罗盘等传感器来获取无人机的状态信息,并通过对这些信息的融合和分析来判断系统是否正常运行。同时,还可以采用基于模型的故障诊断方法,通过建立系统的数学模型,将实际测量值与模型预测值进行比较,从而发现系统的故障。

无人机高精度容错高度测量系统设计

84 传感器与微系统(Transducer and Microsystem Technologies) 2007年第26卷第8期 

无人机高精度容错高度测量系统设计 

浦黄忠,胡 勇,王道波 

(南京航空航天大学自动化学院,江苏南京210016) 

摘要:基于大气数据计算机、全球定位系统(GPS)和线加速度计,给出了一种高精度和高可靠性的高度 确定算法。根据运动学和传感器测量模型建立了高度测量系统的状态方程和测量方程,利用Kalman滤波 方法得到了高度估计,并根据测量信息的冗余设计了系统的故障检测和隔离算法。仿真结果表明:该系统 的高度测量具有较高的精度,同时有着较好的可靠性。 关键词:高度测量;大气数据计算机;全球定位系统;Kalman滤波;故障检测 中图分类号:TP273+.1;TN820.5 文献标识码:A 文章编号:1000-9787(2007)08-0084-03 

Desig: of high ’’ and fault tolerant altitudeDesign oi high precision an rauR-tolerant a 

determination ystemdetermination system 0f…UA~V 0I 

PU Huang-zhong,HU Yong,WANG Dao-bo (College ofAutomation Engineering,Nanjing University ofAeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China) 

Abstract:A approach of altitude measurement with high precision and reliability for unmanned aerial vehicle (UAV)is presented based on the air data computer,GPS and accelerometer.State equation and measuring equation of the system are established according to the model of kinematics and measuring principle of each sensor.Kalman fiher is used to estimate altitude.A fault detection and isolation method is designed according as redundancy of measurement information.Simulation results show that altitude measurement of the system can give much more accurate estimation than other ones and has good reliability. Key words:altitude measurement;air data computer;global positioning system(GPS);Kalman filter;fault de— tection 

无人机搭载的高精度测量系统的设计与研究

无人机搭载的高精度测量系统的设计与研究

引言

无人机作为一种便捷灵活的飞行工具,不仅在军事领域发挥着重要作用,也在民用领域得到广泛应用。随着技术的发展和需求的增加,无人机搭载的测量系统的精度要求也越来越高。本文将重点介绍无人机搭载的高精度测量系统的设计与研究。

一、无人机搭载的高精度测量系统的需求

无人机搭载的高精度测量系统主要应用于地理测绘、农业监测、环境监测等领域。这些领域对测量精度要求较高,需要实时获取高质量的数据。因此,无人机搭载的测量系统需要具备以下必要条件:

1.1 高精度

测量系统需要具备高精度的测量能力,能够实时获取地面或目标物的精确数据。测量精度直接影响到测量结果的准确性和可靠性。

1.2 实时性

无人机测量系统需要具备实时数据传输的能力,能够将测量数据及时传输到相关的地面或云端平台,以便及时分析和处理。

1.3 自主性 无人机测量系统需要具备一定的自主飞行能力,能够自主实施任务并按预定航线完成测量任务。同时,系统还需要具备自主避障、自动返航等功能,提高无人机的安全性和稳定性。

二、2.1 传感器选择与集成

无人机搭载的高精度测量系统需要选用合适的传感器,如摄像头、激光雷达、惯性导航系统等,来获取目标物的相关数据。传感器选择时需要考虑测量需求、重量、功耗等因素。同时,在选用传感器的同时还需要考虑传感器的集成方案,实现数据的实时传输和处理。

2.2 数据采集与处理

无人机搭载的高精度测量系统需要通过对传感器获取的数据进行处理,得到最终的测量结果。数据处理过程中需要考虑噪声滤波、数据校正等步骤,以提高数据的准确性和稳定性。

2.3 航迹规划与自主飞行

无人机搭载的高精度测量系统需要根据测量需求进行相应的航迹规划,确保无人机按照预定的航线完成测量任务。在实施任务过程中,系统需要具备自主避障、自动返航等能力,以应对突发情况,提高任务的完成率和安全性。

2.4 数据传输与实时监控 无人机搭载的高精度测量系统需要具备实时数据传输和监控的能力。通过数据传输和监控平台,测量人员可以实时查看和处理测量数据,及时发现问题并进行调整。

基于MS5540C的无人机高度传感器设计

基于MS5540C的无人机高度传感器设计

杨成顺;杨忠;马俊;郭晓鸿;张会影

【期刊名称】《应用科技》

【年(卷),期】2010(037)008

【摘 要】飞行高度是无人机飞行控制中重要的控制参数.针对传统高度测量系统的缺陷,设计并实现了具有温度补偿功能的高度传感器.该高度传感器具有体积小、质量轻、数据稳定、响应速度快等优点,特别适合微小型无人机的使用.经过某小型无人机飞行试验,该传感器完全可以达到精确测量飞行高度的要求.

【总页数】5页(P26-30)

【作 者】杨成顺;杨忠;马俊;郭晓鸿;张会影

【作者单位】南京航空航天大学,自动化学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学,自动化学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学,自动化学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学,自动化学院,江苏,南京,210016;蚌埠学院计算机科学与技术系,安徽,蚌埠,233000

【正文语种】中 文

【中图分类】TP212.9

【相关文献】

1.基于多层感知机神经网络的智能高度传感器设计 [J], 曲国福;刘宏昭

2.基于ZMD31050的高度速度传感器设计 [J], 郑璐;董伟超;王方

3.基于MS5540C的微型气压传感器的设计与研究 [J], 刘刚 4.基于MS5540C的大气压力测量系统设计 [J], 郭洪祥;雷文龙

5.基于改进Kalman滤波器的无人机高度信息融合 [J], 谢锡海;黑梦娜

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小型无人直升机高度测量模块设计

小型无人直升机高度测量模块设计

赵松涛;裴海龙

【期刊名称】《自动化与仪表》

【年(卷),期】2014(29)9

【摘 要】为了提高无人机控制系统在自控飞行状态下的稳定性,必须提升高度数据的可靠性.文中提出2种方法实现这一目的:首先,通过对比当前主流的几款高度传感器的性能,挑选出一款合适的高度计取代现有高度计,该高度计很好地克服了原有高度计零点漂移大、精度差等缺点;再者,提出了一种自适应的卡尔曼滤波算法来克服现有的滤波算法无法在线调整滤波参数的缺点,该算法引入了一个缩放因子来在线调整滤波参数.通过使用无人机在外场做实验,验证了新高度计的优越性和新算法的有效性.

【总页数】5页(P57-61)

【作 者】赵松涛;裴海龙

【作者单位】华南理工大学自主系统与网络控制教育部重点实验室,广州510640;华南理工大学自主系统与网络控制教育部重点实验室,广州510640

【正文语种】中 文

【中图分类】TP202.+7

【相关文献】

1.高精度小型无人机气压高度测量系统的设计 [J], 王晅;李小民

2.基于MPX4115的小型无人机气压高度测量系统设计 [J], 黄成功;邵琼玲;王盛军;丁东方;郜中华

3.无人直升机高度测量的设计与实现 [J], 李洪辉;裴海龙

4.无人直升机地面监控软件模块化设计与实现 [J], 宋乐

5.小型无人直升机智能避障设计 [J], 夏伟

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