基于Linux的无人机导航与控制计算机的若干关键技术研究

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本文主要研究的是基于Linux的无人机导航与控制计算机,作为无人机飞控系统的核心,其在飞行过程中起到保障无人机稳定飞行的至关重要的作用。导航与控制计算机通常采用基于嵌入式系统的实现方案,ARM嵌入式处理器及嵌入式Linux操作系统以其一系列优点在飞控计算机中具有广泛的应用前景。本课题属于自研开发,研究了体积小、重量轻、资源丰富、具有自主知识产权的导航与控制计算机,最终本课题采用ARM-Linux来设计和实现该计算机,并用于某高速大过载无人机飞控系统。   根据导航与控制计算机在飞控系统中所承担的任务和具有的功能,本课题研究了以下内容。   首先,从飞控系统的功能出发,根据系统设计要求给出了导航与控制计算机的总体设计方案,主要包括硬件部分和软件部分。其次,根据总体设计方案选择硬件系统各功能模块电路的相关控制芯片,设计出了各部分电路原理图,并成功制作调试了各电路板。具体包括电源电路的设计、A/D、D/A功能模块硬件电路的设计、串口扩展模块硬件电路的设计、SDRAM、FlashMemory的扩展电路的设计、网口驱动模块的硬件设计以及DEBUG调试电路的设计。在导航与控制计算机硬件设计完成基础之上,建立了嵌入式Linux交叉编译环境,裁剪了Linux内核,制作了RAMDISK根文件系统,开发并调试了底层驱动软件和测试软件,实现了I/O模块、A/D、D/A功能模块、网口驱动模块的功能。   最终,通过对无人机导航与控制系统的研究,设计和实现了基于Linux操作系统的小型化、实时性的导航与控制计算机的软件平台和硬件平台,为应用程序屏蔽硬件和软件的细节,为飞行控制计算机的后续研发打下硬件和软件的基础。
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