基于偏振光傳感器的四旋翼實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

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1、？－犬ｉｌ裡大學(xué)ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ工醒碩士室位論文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ基于偏振光傳感器的四旋翼實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工程領(lǐng)域機(jī)械工程ＲＭｉ作者姓名指導(dǎo)救師褚金奎教授答辯日期專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文基于偏振光傳感器的四旋翼實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＲｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＱｕａｄｒｏｔｏｒＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＰｌａｔｆｏｒｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＳｅｎｓｏｒ作者姓名：馬春林

2、工程領(lǐng)域：機(jī)械工程學(xué)號(hào)：３１３０４０４３指導(dǎo)教師：裙金奎教授完成日期：２０１５年５月大違理工大摩ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ本文得到以下資金的資助：”‘‘仿生光導(dǎo)航微納器件的設(shè)計(jì)與制造１國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（９７３計(jì)劃）（２０１１ＣＢ３０２１０５）＂微納結(jié)”２國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（９７３計(jì)劃）構(gòu)的功能特性與數(shù)學(xué)模型（２０１１ＣＢ３０２１０１）特此表示感謝！大連理工大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明作者鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的成

3、果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，也不包含其他巳申請(qǐng)學(xué)位或其他用途使用過(guò)的成果一。與我同工作的同志對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn)均巳在論文中做了明確的說(shuō)明并表示了謝意。若有不實(shí)之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。學(xué)位論文題目：基于偏振光傳感器的四旋翼實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)作者簽名：日期：年月日多？林—／ｉ大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文摘要本文主要的工作是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種基于偏振光傳感器導(dǎo)航性能測(cè)試的四旋翼實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，首先完成了平臺(tái)的硬件軟件搭建和測(cè)試，然后搭載偏振光傳感器進(jìn)行了飛

4、行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)偏振光傳感器測(cè)量的航向角數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而測(cè)試偏振光傳感器在實(shí)際導(dǎo)航中的性能。本文首先介紹了四旋翼的導(dǎo)航算法。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通過(guò)姿態(tài)角從地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到機(jī)體坐標(biāo)系得到方向余弦矩陣及其微分方程，利用陀螺儀和加速度傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)對(duì)方向余弦矩陣更新，解算機(jī)體姿態(tài)角；釆用互補(bǔ)濾波算法，處理姿態(tài)信息，降低加速度傳感器的運(yùn)動(dòng)加速度噪聲和陀螺儀的漂移誤差，；根據(jù)ＰＩＤ控制算法設(shè)計(jì)姿態(tài)、高度、航向保持控制回路。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件部分采用模塊化設(shè)計(jì)，處理器模塊采用ＡＴｍｅｇａ２５６０芯片；傳感器模塊包括陀螺儀、加速度傳感器、氣壓高度計(jì)、ＧＰＳ、地磁傳

5、感器和偏振光傳感器；傳輸數(shù)據(jù)模塊主要負(fù)責(zé)機(jī)載平臺(tái)與地面站的實(shí)時(shí)通信；接口電路模塊負(fù)責(zé)外接設(shè)備與處理器通信；電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)供電。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)軟件部分根據(jù)功能不同亦釆用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括程序初始化模塊、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊，其中傳感器數(shù)據(jù)采集模塊包括偏振光傳感器、地磁傳感器、陀螺儀、加速度傳感器、氣壓傳感器和ＧＰＳ。在主程序運(yùn)行時(shí)，根據(jù)任務(wù)要求調(diào)用不同模塊。在搭建完成整個(gè)系統(tǒng)硬件和軟件的基礎(chǔ)上，對(duì)四旋翼實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的飛行性能和偏振光傳感器的導(dǎo)航性能進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)觀察分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得出以下結(jié)論：該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)機(jī)一，可個(gè)較為理想的實(shí)驗(yàn)

6、平臺(tái)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可擴(kuò)展性強(qiáng)、控制響應(yīng)迅速、飛行穩(wěn)定作為；偏振光傳感器測(cè)量的航向角數(shù)據(jù)與參照傳感器航向角數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明偏振光傳感器測(cè)量精度較高、抗干擾能力較強(qiáng)，在飛行導(dǎo)航中具有很好的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：四旋翼實(shí)驗(yàn)平臺(tái)導(dǎo)航振光傳感器；偏振；偏－－Ｉ基于偏振光傳感器的四旋翼實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｍａｉｎｏｂｉｎｔｈｅａｐｅｒｉｓｔｏｄｅｓｉａｎｄｉｍｌｅｍｅｎｔａｋｉｎｄｏｆｕａｄｒｏｔｏｒｅｘｅｒｉｍｅｎｔｊｐｇｎｐｑｐ＇ｐｌａｔｆｏｒｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ

7、ｓｅｎｓｏｒｓｎａｖｉｇａｔｉｏｎｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｉｎｇ．Ｆｉｒｓｔｌｙｅｐｐ，ｗｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｂｕｉｌｄｉｎｇａｎｄｔｅｓｔｏｆｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｗｅｕｓｅｔｈｅｌａｔｆｏｒｍｔｏｄｏｔｈｅｐｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒ．Ｔｈｅｏｓｓｉｂｉｌｉｔｏｆａｐｐｌｉｎｇｔｈｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒｐｐｙｙｉｎｔｏｔｈｅａｃｔｕａｌｎａｖｉａｔｉｏｎｉｓｕｄｅｄ