小型化无人机飞行参数记录仪的研制

论文摘要

飞行参数记录仪俗称“黑匣子”,用以自动记录飞机飞行过程中各种状态参数,飞行结束后,可将记录的飞行信息提供给地面信息处理设备,通过信息处理系统为飞机故障诊断及辅助飞行训练等提供客观依据。本文的研究目标为实现应用于无人机的小型化飞行参数记录仪,该系统不仅具有大容量、小型化、非易失以及低功耗的特点,还可实现存储区的文件化管理。系统结构采用了标准化、模块化设计,具有可移植、可扩展的特性,可以满足不同的任务需求。本文首先分析了国内外飞行参数记录仪固态存储技术的发展趋势;接下来根据无人机的特点,提出了系统的总体设计方案,以及软硬件设计、调试的具体过程;最后根据前期方案的研究成果,对今后工作的待改进之处进行了一定的论述。本文所述的关键技术主要包括:采用CF卡作为系统的存储介质,提高了系统的存储能力;在数据管理方面引入文件系统,可以支持系统快速灵活地管理存储区,即文件化的数据管理;系统中引入了USB总线,方便与PC机之间数据交换;使用改进的平均选点法对模拟量采样结果进行线性拟合,改善了线性度;硬件结构上采用模块化设计思想,提高了系统的整体性能及系统研发的延续性。本课题的预研成果为研制应用于无人机的飞行参数记录仪奠定了坚实的基础,对其它场合的记录仪也有较好的指导和借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 飞行参数记录仪概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的研究意义及主要工作
• 第二章 飞行参数记录仪总体方案设计
• 2.1 飞行参数记录仪的功能要求及技术指标
• 2.2 方案设计
• 2.3 飞行参数记录仪系统工作原理
• 2.4 本章小结
• 第三章 飞行参数记录仪硬件电路设计
• 3.1 电源系统
• 3.1.1 LM2575-ADJ 降压开关电源
• 3.1.2 电源模块硬件电路
• 3.2 数据采集系统
• 3.2.1 CPU 处理模块
• 3.2.2 模拟信号采集电路
• 3.2.3 开关量采集电路
• 3.2.4 实时时钟电路
• 3.2.5 RS232 通信电路
• 3.3 数据存储系统
• 3.3.1 CF 卡接口电路
• 3.3.2 USB 接口电路
• 3.4 本章小结
• 第四章 飞行参数记录仪软件设计
• 4.1 软件需求
• 4.2 主程序和中断服务程序
• 4.2.1 数据采集板程序
• 4.2.2 数据存储板程序
• 4.3 数据采集模块软件实现
• 4.3.1 数据采集
• 4.3.2 数据滤波
• 4.3.3 数据处理
• 4.4 RTC 程序模块
• 4.5 数据存储模块软件实现
• 4.5.1 软件结构
• 4.5.2 CF 卡设备驱动层
• 4.5.3 ATA 接口控制驱动层
• 4.5.4 FAT16 文件系统应用层
• 4.5.5 用户程序层
• 4.6 双机通信程序设计
• 4.6.1 通信协议
• 4.6.2 软件实现
• 4.7 USB 大容量存储设备类的软件实现
• 4.7.1 USB 中断服务程序
• 4.7.2 控制传输实现
• 4.7.3 块传输实现
• 4.8 本章小结
• 第五章 飞行参数记录仪软硬件调试
• 5.1 调试过程
• 5.2 测试结果
• 5.3 结论
• 第六章 数据分析与处理软件
• 6.1 实现功能
• 6.2 关键技术和算法
• 6.3 界面设计
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文所做的主要工作
• 7.2 后续研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果
• 附录