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无人驾驶飞机在民用、军用以及科学研究领域已经证实了其存在和应用的价值。随着微电子技术、计算机、信号处理以及微电子机械(MEMS)等基本支撑技术的飞速发展,无人机关键技术领域发生了巨大变化,但其总的趋势是向着更加智能化和更快、更高、更远的方向发展。本文旨在研究和开发一套嵌入式航电系统,为无人机的各种算法提供一个运行平台,提高理论计算的可信度。这套系统包括了综合显示计算机、飞控数据处理子系统,传感器采集子系统、遥测遥控无线收发机以及系统总线接口和存储记录子系统。
本文着重介绍了基于TMS320C6000数字信号处理芯片的数据处理系统的硬件开发和以图像数据压缩芯片为核心的图象采集模块的硬件开发。另外,结合高速数字信号处理模块的设计就高速电路设计的相关问题诸如阻抗控制、端接、串扰等进行了论述。在传感器子系统中介绍了几种新型微小型姿态传感器以及空速和大气传感器的工作原理和使用方法;在系统总线接口和存储记录子系统中描述了军用1533B总线和相关接口电路以及采用CompactFlash卡作为飞行记录设备的相关设计。在遥控遥测无线收发系统中论述了具有RAKE接收能力的直接扩频无线调制解调器的性能。
本人在该研究项目中,创新性地将新一代高速数字信号处理芯片及其相关设计引入到无人机航电系统硬件之中,极大的提高了系统的信息处理能力和速度,为未来高空长航时无人机航电系统打下了坚实的基础,同时,建立了一套完整的无人机航电控制系统的工程设计方案,融合了多个专业领域,诸如飞行控制、嵌入式计算机、遥测、遥控、图像处理,创造性地将多种先进架构体系处理器应用在无人机航电系统的设计实践中,推动了无人机航电系统小型化、智能化和模块化的发展。此外,对高速电路设计的相关理论进行了工程化实践验证,积累了一定的工程化经验。