小型固定翼无人机监控仿真系统的设计与实现

摘要

小型无人机已成为国内外研究应用的热点。无人机飞行全过程的稳定与可控是需要良好的地面监控系统进行实时监测的，并且是无人机功能和任务实现的必要条件。因此，就其所涉及的计算机技术领域相关知识、软件和工程研发技术进行研究具有着重要的实际应用价值。
　　论文以某项目试验用固定翼小型无人机为研究对象，分析论述了小型固定翼无人机监控系统的特点及其建立方法、技术与产品的国内外研究、应用与发展现状以及满足课题需求的监控系统基本功能结构。将地理信息系统(GIS)引入地面监控系统，讨论了GIS的三种开发方式，选择MapX作为重要组件对课题的小型无人机地面监控系统进行了整体方案设计，并对监控系统相关机载以及地面的所需的各类传感器进行了选择，同时完成了机载自驾仪和地面通讯设备接口板的设计，并对地面监控系统进行了编程开发。
　　最后，为了验证论文中监控系统设计的可靠性和实用性，分别对无人机飞行姿态角监控和飞行航迹监控进行了室内姿态角模拟仿真测试和室外车载航迹模拟测试，测试结果表明，论文所设计的某型地面监控系统能正确地对飞行姿态以及飞行航迹等状态信息能够完成实时监控功能，达到了课题所需的基本要求。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 论文研究背景

1.1.1 无人机

1.1.2 小型无人机

1.1.3 无人机监控系概述

1.2 地面监控系统的研究现状

1.3 论文研究目标和主要工作内容

第二章 系统相关知识与技术

2.1 飞行器常用坐标系

2.1.1 坐标系

2.1.2 坐标系转换

2.2 运动状态参数

2.2.1 飞行器姿态角

2.2.2 飞行器航迹角

2.2.3 飞行器气流角

2.2.4 线速度、角速度在体轴系的分量

2.3 地理信息系统简述

2.3.1 地理信息系统(GIS)的基本功能

2.3.2 GIS的应用开发模式

2.4 地理信息系统常用组件

2.4.1 MapInfo Professional

2.4.2 MapX

2.5 本章小结

第三章 监控系统总体设计

3.1 监控系统总体方案

3.2 硬件实现

3.2.1 微处理器MCU

3.2.2 数传模块

3.2.3 数据采集单元

3.2.4 硬件总体设计的实现

3.3 系统软件设计

3.3.1 总体设计

3.3.2 数据库设计

3.3.3 软件界面设计

3.3.4 开发工具与平台选择

3.4 本章小结

第四章 系统软件实现及测试

4.1 GIS模块的实现

4.1.1 电子地图

4.1.2 图层控制及输出

4.1.3 自动漫游

4.1.4 无人机的位置标绘

4.1.5 航迹绘制

4.1.6 鹰眼图

4.2.数据通信的实现

4.2.1 通信协议

4.2.2 通讯数据的接受与处理

4.3 数据回放的实现

4.4 系统测试

4.4.1 姿态角室内测试

4.4.2 航迹室外车载模拟测试

4.5 本章小结

第五章 结束语

致谢

参考文献