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基于DM355的微型飞行器飞行控制和视频处理系统研制

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1.研究背景与意义

1.2 微型飞行器的研究现状

1.3 微型飞行器的系统结构

1.4 研究内容安排

第二章 飞行控制及视频采集与处理系统总体设计

2.1 飞行控制系统的作用

2.2 飞行控制系统硬件设计方案

2.2.1 机载核心处理器

2.2.2 机载MEMS传感器

2.3 视频处理系统总体设计

2.3.1 图像传感器模块的选择

2.3.2 视频数据编码方式

2.4 小结

第三章 基于DM355的飞行控制系统硬什设计

3.1 TMS320DM355达芬奇处理器平台介绍

3.1.1 ARM处理器的发展

3.1.2 TMS320DM355的功能与结构

3.2 飞行控制系统的核心板硬件实现

3.2.1 DM355最小系统设计

3.2.2 飞行控制系统机载传感器电路设计

3.2.3 信号调理电路及A/D转换器

3.3 视频采集系统

3.3.1 图像传感器研究

3.3.2 图像传感器硬件电路设计

3.4 核心板PCB设计

3.4.1 器件布局

3.4.2 PCB布线

3.5 小结

第四章 飞行控制系统软件设计

4.1 系统软件开发平台

4.1.1 嵌入式系统的一般结构

4.1.2 引导加载程序的设计与实现

4.1.3 内核和文件系统

4.1.4 飞行控制系统启动过程

4.2 建立主机开发环境

4.2.1 安装DM355开发软什

4.2.2 TFTP服务配置

4.2.3 NFS服务配置

4.2.4 Minicom配置

4.3 飞行控制系统外设驱动设计

4.3.1 Linux设备驱动程序概述

4.3.2 系统设备驱动程序

4.4 视频数据处理模块设计

4.4.1 V4L2标准介绍

4.4.2 视频压缩软什模块

4.4.3 系统应用程序开发

4.5 小结

第五章 凋试过程试验结果分析

5.1 系统凋试过程

5.2 测试结果

5.2.1 传感器信号测试

5.2.2 视频信号测试

5.3 小结

第六章 总结和展望

参考文献

致谢

在校期间发表的论文和参加的项目

发表的论文

参与的科研项目

附录

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摘要

随着社会与科技的发展,社会竞争的日益加剧,世界各国都在不断加大对武器研究的力度,其中微型飞行器(MAV)是最受世界各国重视的侦察武器之一,它是在上个世纪90年代发展起来的一种新型飞行器。它具有体积小、重量轻、功耗低等特点,非常适合军用作战及民用勘探等领域。它是对传统航空技术的革新,开拓了纳米技术和微机电技术(MEMS)在航空领域的应用,它的研制和应用必将极大的推动我国的国防和国民经济建设。
   本文设计了一种适于MAV的飞行控制及机载视频压缩存储处理系统。该系统具有体积小、重量轻、功能强等特点,满足了MAV的要求。系统主要包括核心处理器DM355及其外围电路、CMOS图像传感器及三轴陀螺仪、三轴加速度传感器、磁阻传感器等MEMS器件。
   本文首先介绍了国内外MAV的研究现状,重点介绍了几种成熟的自主飞行控制系统的方案、功能及其技术指标,然后给出了飞行控制系统核心板硬件电路以及关键传感器、外围设备的设计,接着又给出了视频采集电路的设计。在软件部分,本文采用了嵌入式Liflux操作系统,基于开发平台实现了系统外围器件驱动程序的开发,同时给出了视频数据的采集压缩及存储程序。
   最后,本文依托MAV半实物仿真平台对飞控系统和视频处理系统进行了测试验证。结果表明,该系统能够满足MAV飞行控制对系统硬件资源的需求,实现了半物理飞行控制,同时能实时对640×480分辨率的视频图像进行数据采集、压缩、存储。

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