4.1.4.1 Hardware ImplementationThe

4.1.4.1 Hardware Implementation
The Attitude and Heading Reference System will be
implemented as an embedded system with the following
main components
Microchip's dsPIC30F4013 as the main processor,
• 3 Analog Device's Gyroscope ADXRS150
arranged orthogonal each other to form a gyro
triad,
• 1 Freescale's 3 Axis Accelerometer MMA7260Q,
• 1 PNI's Micromag 3 axis magnetometer,
• 1 uBlox TIM LA GPS receiver.
Figure 3: Diagram block of the APHRS Hardware
Figure 4: Finished AHRS Hardware
4.1.4.2 Algorithm and Firmware Implementation
The firmware is implemented in C language and compiled
with Microchip's C30 compiler. The general algorithm is
the combination of two algorithm
• rotation rate integration to get high update rate,
and
• absolute attitude determination to bound the
discrete integration error in rotation rate
integration.
The analog sensors (accelerometers and gyros) are sampled
in 250Hz and filtered using IIR butterworth 2 order low
pass filter. The cut of frequency chosen is 5Hz. This low
pass filtering is needed to avoid the vibration caused by
UAV's engine. The 5Hz cut of frequency is chosen with the
assumption that the UAV's maneuver frequency is below
5Hz. The magnetometer is read through Synchronous Serial
Interface / Serial Peripheral Interface (SPI) in 50 Hz update
rate. The GPS receiver can give velocity and position
updates every 0.25 second or 4Hz.
The Rotation Rate Integration is implemented using
quaternion angle representation. The quaternion is updated
using gyro reading [p q r]T. This quaternion angle
representation is chosen because it doesn't suffer from
singularity problem in 90 degrees pitch. This algorithm is
ICIUS 2007
Oct 24-25, 2007
Bali, Indonesia
ICIUS2007-A020-P
ISBN 978-979-16955-0-3 115 © 2007 ICIUS

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

4.1.4.1 ฮาร์ดแวร์ดำเนินทัศนคติและระบบอ้างอิงหัวข้อใช้เป็นระบบการฝังตัวด้วยต่อไปนี้ส่วนประกอบหลักของไมโครชิ dsPIC30F4013 เป็นหน่วยประมวลผลหลัก• 3 แบบแอนะล็อกอุปกรณ์ของไจโรสโคป ADXRS150จัด orthogonal กันเพื่อมีไจโรtriad• 1 Freescale 3 แกนตรวจ MMA7260Q• 1 PNI Micromag 3 แกน magnetometer• 1 uBlox รับ GPS ลาทิมรูปที่ 3: บล็อกไดอะแกรมฮาร์ดแวร์ APHRSรูปที่ 4: ฮาร์ดแวร์สำเร็จรูป AHRS4.1.4.2 อัลกอริทึมและใช้เฟิร์มแวร์เฟิร์มแวร์จะดำเนินการในภาษา C และคอมไพล์ด้วยไมโครชิพของ C30 คอมไพเลอร์ เป็นอัลกอริทึมแบบทั่วไปทั้งสองอัลกอริทึม•หมุนอัตรารวมจะได้รับการปรับปรุงสูงอัตราและ•กำหนดทัศนคติแบบการผูกข้อผิดพลาดรวมแยกกันในอัตราการหมุนรวมเซนเซอร์แบบแอนะล็อก (หัวและ gyros) มีความใน 250Hz และกรองโดยใช้สัญญาณประเภทอื่น ๆ บัตเตอร์เวิร์ท 2 สั่งต่ำผ่านตัวกรอง 5Hz ตัดความถี่ที่เลือกได้ ต่ำนี้ผ่านการกรองเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงการสั่นสะเทือนที่เกิดจากเครื่องยนต์ของ uav ในที่สุด ตัด 5Hz ความถี่ที่มีการอัสสัมชัญที่ตัว uav ในที่สุดของจัดทำความถี่นี้5Hz Magnetometer จะอ่านผ่านอนุกรมแบบซิงโครนัสอินเทอร์เฟซ / ปรับปรุงชุดต่อพ่วงอินเตอร์เฟซ (SPI) ใน 50 Hzอัตรา ตัวรับสัญญาณ GPS สามารถให้ความเร็วและตำแหน่งปรับปรุงทุก Hz สอง หรือ 4 0.25มีดำเนินการรวมอัตราหมุนเวียนใช้การนำเสนอมุมควอเทอร์เนียน ควอเทอร์เนียนมีการปรับปรุงใช้ไจโรอ่าน [p q r] ต. มุมนี้ควอเทอร์เนียนแทนเนื่องจากจะไม่ประสบปัญหาภาวะเอกฐานในสนาม 90 องศา เป็นอัลกอริทึมนี้ICIUS 200724-25 ตุลาคม 2550บาหลี อินโดนีเซียICIUS2007-A020-PISBN 978-979-16955-0-3 115 © 2007 ICIUS

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

4.1.4.1 ฮาร์ดแวร์ดำเนินทัศนคติและมุ่งหน้าระบบอ้างอิงจะถูกนำมาใช้เป็นระบบฝังตัวที่มีดังต่อไปนี้ส่วนประกอบหลักของไมโครชิพdsPIC30F4013 เป็นหน่วยประมวลผลหลัก• 3 อุปกรณ์อะนาล็อกของ Gyroscope ADXRS150 จัดฉากแต่ละอื่น ๆ ในรูปแบบไจโรสาม, • 1 Freescale 3 แกน Accelerometer MMA7260Q, • 1 แกน PNI ของ MicroMag 3 magnetometer, • 1 uBlox TIM LA รับสัญญาณ GPS. รูปที่ 3: บล็อกไดอะแกรมของ APHRS ฮาร์ดแวร์รูปที่4: สำเร็จรูป AHRS ฮาร์ดแวร์4.1.4.2 ขั้นตอนวิธีการดำเนินงานและเฟิร์มแวเฟิร์มจะดำเนินการในภาษาC และ รวบรวมกับคอมไพเลอร์C30 ไมโครชิพ ขั้นตอนวิธีการทั่วไปคือการรวมกันของทั้งสองขั้นตอนวิธีการรวมอัตราการหมุน•จะได้รับอัตราการปรับปรุงสูงและ•การกำหนดทัศนคติที่แน่นอนที่จะผูกพันข้อผิดพลาดบูรณาการต่อเนื่องในอัตราการหมุนบูรณาการ. เซ็นเซอร์แบบอะนาล็อก (accelerometers และไจโร) เป็นตัวอย่างใน250Hz และกรองโดยใช้ IIR บัตเตอร์ 2 เพื่อต่ำกรองผ่าน ตัดความถี่ได้รับการแต่งตั้งเป็น 5Hz นี้ต่ำกรองผ่านเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันการสั่นสะเทือนที่เกิดจากเครื่องยนต์ของUAV ตัด 5Hz ความถี่ที่ถูกเลือกด้วยสมมติฐานที่ว่าความถี่ในการซ้อมรบของUAV อยู่ด้านล่าง5Hz magnetometer ถูกอ่านผ่านอนุกรม Synchronous การเชื่อมต่อ / การเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่อพ่วงแบบอนุกรม (SPI) ในการปรับปรุง 50 เฮิร์ตซ์อัตรา ตัวรับสัญญาณ GPS สามารถให้ความเร็วและตำแหน่งการปรับปรุงทุกวินาทีหรือ0.25 4Hz. หมุนอัตราบูรณาการจะดำเนินการใช้เป็นตัวแทนมุม quaternion quaternion มีการปรับปรุงโดยใช้วงแหวนอ่าน[PQR] T มุม quaternion นี้เป็นตัวแทนที่ถูกเลือกเพราะมันไม่ได้ทนทุกข์ทรมานจากปัญหาภาวะเอกฐานใน90 องศาสนาม ขั้นตอนวิธีนี้เป็นICIUS 2007 24-25 ตุลาคม 2007 บาหลีประเทศอินโดนีเซียICIUS2007-A020-P ISBN 978-979-16955-0-3 115 © 2007 ICIUS

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

4.1.4.1 ฮาร์ดแวร์การทัศนคติและระบบอ้างอิง

ใช้ไปจะเป็นระบบสมองกลฝังตัวกับต่อไปนี้

โดยองค์ประกอบหลักของ dspic30f4013 เป็นหลัก ) ,
- 3 อะนาล็อกอุปกรณ์ไจโรสโคป adxrs150
จัดชั้นแต่ละอื่น ๆ ในรูปแบบวงแหวน
3
- 1 , พวกเขา mma7260q
accelerometer 3 แกน , - 1 pni เป็น micromag โปรแกรม
3 แกน ,- 1 ublox Tim la GPS .
รูปที่ 3 : บล็อกไดอะแกรมของ aphrs ฮาร์ดแวร์
รูปที่ 4 : เสร็จ ahrs 4.1.4.2 ขั้นตอนวิธีการและฮาร์ดแวร์

firmware firmware ที่ใช้ในภาษา C และคอมไพล์
กับชิปของ C30 ผู้แปล วิธีทั่วไปคือการรวมกันของการรวมสองขั้นตอนวิธี

- อัตราการหมุนเพื่อให้ได้อัตราการปรับปรุงสูง

และการกำหนดทัศนคติบวกแน่นอนที่จะผูก
ข้อผิดพลาดรวมต่อเนื่องในการบูรณาการเท่ากัน

( แบบหมุน และเซนเซอร์ accelerometers Gyros ) /
250hz กรอง IIR และใช้ใน Butterworth ลำดับต่ำ
ผ่านตัวกรอง ตัดความถี่ที่เลือก 5HZ . นี้ต่ำ
ผ่านการกรองเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงการสั่นสะเทือนที่เกิดจาก
UAV ของเครื่องยนต์ การ 5HZ ตัดความถี่จะเลือกด้วย
สมมติฐานที่เป็น UAV ใช้ความถี่อยู่ด้านล่าง
5HZ . ที่อ่านผ่านโปรแกรมอินเตอร์เฟซแบบอนุกรม Serial interface อุปกรณ์ต่อพ่วง /
( SPI ) 50 Hz ปรับปรุง
อัตรา ตัวรับสัญญาณ GPS สามารถให้ความเร็วและตำแหน่ง
อัพเดททุก 0.25 วินาที หรือ 4hz .
อัตราการหมุนการบูรณาการการใช้
แทนมุมอัลเทอร์เนทีฟ . การใช้ควอเทอร์เนียนมีการปรับปรุง
[ P Q R ] อ่านกระทู้ทีมุมนี้อัลเทอร์เนทีฟ
แสดงเลือกเพราะมันไม่ประสบจากปัญหาภาวะเงินเฟ้อใน
90 องศา สนาม ขั้นตอนวิธีนี้

icius 2007 24-25 ต.ค. 2550


ที่บาหลี อินโดนีเซีย icius2007-a020-p ISBN 978-979-16955-0-3 115 © 2007 icius