無人機(jī)自動(dòng)駕駛儀的嵌入式開發(fā)

無人駕駛飛機(jī)是指具有遠(yuǎn)程遙控或者自主飛行能力,能夠攜帶諸如任務(wù)載荷的無人航空飛行器,其在勘測(cè)和偵察領(lǐng)域扮演著重要的角色.自動(dòng)駕駛儀是無人機(jī)飛行系統(tǒng)的關(guān)鍵子系統(tǒng).
該小型自動(dòng)駕駛儀主要由四個(gè)單元組成:
1、微處理器單元mpc565;
2、GPS和慣性傳感器;
3、空氣數(shù)據(jù)傳感器;
4、數(shù)據(jù)記錄flash
微處理器作為數(shù)據(jù)處理和飛行控制的核心要求具有極高的可靠性，很低的功耗，要能完成復(fù)雜的算法,因此必須選擇powerpc系列的內(nèi)核才能滿足要求，我們 過去在設(shè)計(jì)飛控時(shí)，使用ARM作為內(nèi)核的設(shè)計(jì)方案，后來發(fā)覺這是十分有害的，作為主打消費(fèi)電子的arm內(nèi)核是無法勝任象飛控這樣的高可靠性要求的，因此我 們選擇軍品上十分信任的powerpc系列芯片，為了滿足復(fù)雜算法的要求，我們需要雙精度的浮點(diǎn)運(yùn)算，通過仔細(xì)比較，發(fā)覺mpc565這款用于汽車核心控 制的芯片滿足要求。
gps通過mpc565芯片的串口進(jìn)行通訊，mpc565提供多達(dá)32個(gè)pwm的輸出，完全滿足各種無人機(jī)的舵機(jī)控制和云臺(tái)控制。通過spi接口接收 adc采集3個(gè)加速度計(jì)信號(hào),3個(gè)速率陀螺、雙口MPXV5004G 4kPa動(dòng)態(tài)壓力傳感器和MPX4115A大氣壓力傳感器作為空氣數(shù)據(jù)采集單元的傳感器,為無人機(jī)駕駛提供海拔高度和真空速數(shù)據(jù)。
我們采用flash實(shí)時(shí)記錄飛行的原始數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)以及控制數(shù)據(jù)，為試驗(yàn)飛行提供類似黑匣子的服務(wù)。
所有數(shù)據(jù)經(jīng)過GPS/INS卡爾曼非線性濾波，融合出飛行狀態(tài)，為控制打下基礎(chǔ)。
我們采用總能量法控制，使得整個(gè)飛行包線范圍內(nèi)，參數(shù)基本不需要調(diào)整，而且能保護(hù)過速和失速。