臺灣博碩士論文加值系統

本文是利用嵌入式電腦ARK-3381為控制核心，配合GPS (Global Positioning System) 和一些次系統感測器的整合，來達到無人飛行載具自主導航之目標。其主要功能為無人飛行載具利用GPS接收器、姿態儀、高度計及電子羅盤等元件得知載具目前位置的經度、緯度、姿態、高度和方位角，並將擷取的訊號經由RS-232傳輸至ARK-3381；經由內部程式運算後，立即將命令傳送至MiniSSC-II伺服控制器加以驅動伺服馬達進而控制副翼及升降舵等操縱面以修正載具目前的位置與姿態，持續運作直到引導無人飛行載具抵達目標點為止。

【關鍵字】: 無人飛行載具(UAV)、嵌入式電腦ARK-3381、LabVIEW

The goal of this thesis is to construct an on-board control system, with embedded system ARK-3381 served as the core of controller and integrated with GPS (Global Positioning System) and some sub-system sensors, to achieve the task of autonomous navigation for an unmanned aerial vehicle (UAV). The flight information such as longitude, latitude, attitude, altitude, and azimuth angle can be captured and sent to ARK-3381 through serial ports by using devices including the GPS receiver, attitude instrument, altimeter and electronic compass. After computing by the on-board programs, the commands will be sent to MiniSSC-II servo controller to instruct the control surfaces, such as aileron and elevator, in order to change the flight conditions of the UAV. The above process will be executed repeatedly until UAV reaches the destination.

Keywords: Unmanned Aerial Vehicle (UAV), embedded system ARK-3381, LabVIEW

誌謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 xi
第一章 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 各章概述 3
第二章 5
2.1 嵌入式電腦 ARK-3381 5
2.2 GPS接收器 8
2.3 周邊儀器介紹 8
2.3.1 伺服馬達 9
2.3.2 MiniSSC-II 9
2.3.3 無線傳輸模組 11
2.3.4 高度計 12
2.3.5 TDCM3 電子羅盤 12
2.3.6 三軸加速度計 13
2.3.7 電力系統 15
第三章 18
3.1 導航方法 18
3.1.1 向量導航法 19
3.1.2 導航點判定 23
3.2 導航流程 25
3.3 無人飛行載具轉向控制 28
第四章 32
4.1 系統整合 33
4.1.1 硬體架構配置 34
4.2 地面測試 38
4.2.1 室內測試一 38
4.2.2 室內測試二 43
4.2.3 室內測試三 46
第五章 51
參考文獻 53
附錄A 55
A.1無線傳輸模組規格表 55
A.2電源模組電路板製作電路佈線圖、電路圖及完成圖 56
附錄B 58
B.1 GPS接收器原本接頭改裝製作成RS-232接頭 58
B.2電子羅盤電路板製作電路佈線圖、電路圖及完成圖 59
B.3 模擬機翼動作程序右轉連續圖 61

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【5】ARK-3381 User’s Manual ;
【6】GPS 18 Technical Specification http://www.garmin.com/manuals/425_TechnicalSpecification.pdf
【7】 Mini SSCII User’s Manual; http://www.seetron.com/pdf/ssc2_mnl.pdf
【8】XStream-PKG-R RS-232/485RF Modem Manual； http://www.maxstream.net/products/xstream/product-manual_XStream_PKG-R_rs-232-rs-485-RF-Modem_v5.x00.pdf
【9】ZLog User’s Manual ; http://www.hexpertsystems.com/zlog/ZLogManual-MOD3.pdf
【10】http://www.playrobot.com/sensor/files/tdcm3.pdf.
【11】http://www.sparkfun.com/datasheets/Accelerometers/SerAccel-v5.pdf.
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【14】蕭子健、王智昱、儲昭瑋;虛擬儀控程式設計 LabVIEW
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