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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:翁睿謙
研究生(外文):Rui-Cian Weng
論文名稱:微飛行器飛控系統在嵌入式控制器之設計與實現之研究
指導教授:俞齊山
指導教授(外文):Chi-Shan Yu
學位類別:碩士
校院名稱:國防大學中正理工學院
系所名稱:電子工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:102
中文關鍵詞:微飛行器飛控電腦平台PIC單晶片微控制器嵌入式系統
外文關鍵詞:Micro aerial vehiclesflight control computer platformPIC single chip micro controllerembedded system
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微飛行器(MAV, Micro Aerial Vehicles)是目前先進國家軍事科技重點發展的要項之一,由於飛行器具有微小、易於攜帶、難以被偵測之特性,使得在軍事用途上極具有應用價值,可為未來高科技作戰型態的偵搜利器,亦具有和平用途之應用。然而,由於其尺寸與重量上的限制,使得微飛行器的設計與傳統之飛機具有很大的差異,特別是在微飛行器的飛行穩定性與控制系統之設計上。
本論文以Microchip公司的PIC18F系列之單晶片微控制器為基礎,發展一微型化之嵌入式飛控電腦平台,以符合微飛行器「輕、薄、短、小」之需求。本論文最後完成一6 3.5cm2之小型化飛控電腦平台之製作,其功能可提供飛行控制與導航系統之執行與記錄飛行中之飛航資料以及下載。本論文所建立之飛控電腦可整合MAV 相關之量測訊號,以數位化方式建立嵌入式飛控系統。
Micro aerial vehicle (MAV) is one of the most famous research topics in military techniques. Due to the miniature, portable and low observable characteristics of MAV, there are many valuable military applications by MAV, such as the high technique based war reconnaissance. However, due to the size and weight limitations, there are many differences between designing the conventional aerial vehicle and MAV system. Thus, the designing of the embedded MAV flight control system is the most attractive part in recent years.
This thesis utilized the PIC18F series single chip microcontroller of Microchip Technology Incorporation to develop the flight control computer platform for MAV system. This thesis finally completes a size of 6 3.5cm2 flight computer platform to satisfy the requirements of MAV – light weight, thin, short, and tiny. The developed platform has the functions of flight control and guidance of MAV. Meanwhile, the flight data can be recorded and downloaded for the purposes of analysis by the proposed platform. The proposed flight computer platform can integrate all the MAV measurements to build a digital embedded flight control computer platform.
Keywords: Micro aerial vehicles, flight control computer platform, PIC single chip micro controller, embedded system.
誌謝ii
摘要iii
ABSTRACTiv
目錄v
表目錄vii
圖目錄viii
1.緒論1
1.1研究動機與目的1
1.2文獻回顧3
1.3研究方法與步驟4
1.4內容大綱5
2.MAV系統架構規劃6
2.1實際飛控電腦硬體規劃6
2.2整體系統架構8
2.2.1控制晶片之選用10
2.2.2全球定位系統11
2.2.3加速度計(Accelerometer)15
2.2.4陀螺儀(Gyro)17
2.2.5PIC單晶片22
2.2.6Futaba 遙控器24
2.2.7程式的開發27
3.飛控電腦之設計30
3.1飛控電腦量測與I2C介面之設計30
3.2I2C傳輸之介紹與規劃31
3.3程式設計33
3.4飛航資料與儲存格式38
3.4.1飛航資料之說明41
4.軟、硬體系統整合與實作成果42
4.1電路板設計42
4.1.1電路板之設計改良47
4.2微飛行器飛控系統電路測試載具52
4.3各個感測系統元件訊號量測與處理之分析58
4.3.1RECEIVER遙控系統訊號量測與處理分析59
4.3.2接收GPS數位訊號數據資料61
4.3.3加速度計訊號量測與處理分析62
4.3.4陀螺儀訊號量測與處理分析64
4.4VB軟體介面整體工作流程77
4.4.1VB接收與輸出GPS程式80
4.4.2VB儲存接收數據資料程式85
4.4.3VB設定通訊連接埠資料程式91
5.結論與未來展望96
參考文獻98
論文發表101
自傳102
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