无人机中嵌入式系统方案设计

无人机中嵌入式系统方案设计一．无人机功能需求分析1.无人机的应用；无人机即无人驾驶飞机，是机上没有驾驶员，靠程序控制自动飞行或者由人在地面或母机上进行遥控的飞机。无人机的应用包括军事应用、民事应用和消费级三方面。军事应用包含空中侦察和空中格斗等方面；民事应用包括天气预报、森林火警监控、重大灾难抢险、航空测量等方面；而消费级包含航拍、游戏等休闲用途。2.无人机的功能定义。无人机的功能包括飞行模式切换功能、数据采集功能、姿态解算与控制计算功能、与导航及地面站的通信功能、控制输出功能等。二．无人机组成原理研究1.机械结构；合理力流结构、减小应力集中结构和使载荷平衡结构等。2.需要哪些传感器；需要角速率、姿态、位置、加速度、高度和空速等传感器。3.需要哪些执行机构；容错飞行控制系统、自动混合加油系统、姿态控制系统等。4.需要什么样的计算机系统；无人机装有程序控制系统、遥控与遥统、自动导航系统、自动着陆系统等，通过这些系统实现远距离控制飞行。5.各组成部分之间的关联等。通过嵌入式系统控制硬件模块，发挥其对应的功能。三．无人机嵌入式计算机系统总体方案围绕无人机的需要，完成内部计算机系统总体设计：系统结构框图四．无人机嵌入式计算机系统硬件方案设计1.硬件系统结构；2.关键部件（CPU、存储器、控制器、通讯等）选型；控制接口设计等等；CPU：Cortex-M0M051系列存储器：64KB的闪存存储器控制器：通信：OFDM（信道编码的正交频分复用）全数字调制解调技术及MPEG2/MPEG4数字压缩编码技术控制接口设计：3.环境适应性的要求。主要有霉菌、盐雾、高温、潮湿等影响因素。霉菌方面需要选用抗霉性能好的材料和零部件;表面用涂料保护;进行防霉结构设计。盐雾方面需要在满足金属构件质量轻、强度高、耐热、耐磨等前提下,选用盐雾防护能力强的材料。潮湿和高温方面需要选择耐高温、抗老化的材料。五．无人机嵌入式计算机系统软件方案设计1.是否需要操作系统；无人机不需要操作系统。2.软件系统结构；3.流程图等等。（体现系统数据采集、避障、通讯等等各方面的功能）。六．实验室调试及测试方案怎么在实验室对系统进行功能、性能、可靠性、环境适应性的测试。基于上述系统软件设计方法，采用４０级无人机模型，动力装置采用两冲程甲醇内燃发动机，进行了试飞实验验证。首先在地面进行测试，各舵面均有正确逻辑偏转响应。试飞验证实验让无人机进行直线平飞和简单的转弯飞行，无人机有较好的响应，地面站也能够正常接收显示数据，取得了较为满意的效果，实验无人机模型及地面站显示信息如图４所示。