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系統識別號 U0026-0812200912115854
論文名稱(中文) 以嵌入式微處理器為基礎之無人載具控制系統之研發
論文名稱(英文) The Development of Unmanned Vehicle Control System Based on Embedded Microprocessor
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 航空太空工程學系專班
系所名稱(英) Department of Aeronautics & Astronautics (on the job class)
學年度 94
學期 2
出版年 95
研究生(中文) 王國智
研究生(英文) Ardi Wang
電子信箱 ardi@wizalabs.com.tw
學號 p4793110
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 78頁
口試委員 口試委員-譚俊豪
口試委員-詹劭勳
口試委員-賴維祥
指導教授-謝成
口試委員-蕭飛賓
中文關鍵字 無人載具  微處理器  嵌入式 
英文關鍵字 UAV  Microprocessor  Embedded  ARM  FPGA 
學科別分類
中文摘要 本論文為使用嵌入式單晶片微處理器配合場可編程閘陣列元件(FPGA, Field Programmable Gate Array) 建構一適合無人載具應用之控制系統;此系統將整合無人載具控制所需的基本週邊設備,並由核心程式統一管理與提供一致化的資料格式及程式介面。
上述週邊設備將包含:
1. 無線數據連線設備。
2. 以CF記憶卡為儲存媒體之載具狀態記錄。
3. 載具自身狀態感測器:電力狀況、三軸姿態儀、動力設備轉速計、溫度計。
4. 載具位置感測器:氣壓式高度計、GPS 模組。
5. 制動器與動力設備:以PWM訊號方式控制之伺服馬達。
同時,核心程式亦為各控制律執行緒以非先佔式多工(Non-Preemptive Multitasking) 方式進行任務排程,俾使核心程式與各控制執行緒協同運作,達成載具控制之目的。
此無人載具控制系統亦包含一由個人電腦架構之遠端監控站,經由無線數據設備與載具連線;藉以即時監控載具狀態並配合電子地圖資料庫提供載具所在位置對應資訊。


英文摘要 The goal of this thesis is to develop a control system for unmanned vehicle applications, which is based on embedded microprocessor and FPGA (Field Programmable Gate Array); This system will integrates various sensors required by most unmanned vehicle applications and provides standardized interfaces for control laws.
The sensors in this system include a GPS (Global Positioning System) receiver, a altimeter, a 3-axes gyro, a wireless data link and a recording system; All hardware accesses from control laws will be abstracted and instead of standardized APIs (Application Program Interface) with identical data formats.
Each control law be treated as a independent task and shares entire system resources with others; There is no OS (Operating System) resident in this system, instead of a core software; It will manages all hardware and schedules all control laws in non-preemptive multitasking algorithm.
A remote station is a part of this system also, which consists of a PC (Personal Computer) and a wireless data link; The program running in remote station is able to monitor and control vehicle via wireless data link, and locates position of vehicle on a open map database.


論文目次 授權書………………………………………………………………………………III
中文摘要………………………………………………………………………………IV
英文摘要………………………………………………....………………………….. V
致謝…………………………………………………………………………………VI
目錄…………………………………………………….…………………………..VII
圖目錄……………………………….………………………………….………….IX
第一章緒論
1-1 前言……………………………………….……………………….………1
1-2 研究背景………………….………………………………………….……1
1-3 研究目的………………………………………….…………………….…2
1-4 論文架構………………………………………….…………………….…3
第二章系統架構
2-1 整體架構………………………………….……………………………….…4
2-2 各模組說明………………….…………………………………………….…4
第三章主核心模組
3-1 線路結構…………..…………………………………………………….…...5
3-2 主要零件….………..…………………………………………………….…...6
3-3 PWM訊號合成器….……………………………………………………..…9
3-4 PWM訊號解碼器.………………………………………………………...12
3-5 副週邊模組介面.……..……………………………………………………...13
3-6 電源迴路…………………………….……………………………………..…..15
3-7 實體完成照片……………………….……………………………………..…..16
第四章副週邊模組
4-1 線路結構…………..…………………………………………………….…...17
4-2 主要零件…………..…………………………………………………….…..18
4-3 各週邊元件…….…………………………………………………………...19
4-4 電源迴路…………………………….……………………………………..…..33
4-5 實體完成照片…………………………………………………….…...………34
第五章安全機制
5-1 異常原因及處置..…………...………………….…...………………………..36
5-2 作業方式………………..…………..………………….…...………………..36
VII
第六章電磁干擾
6-1 來源分析..………………..………………….…...………………………..38
6-2 對策分析……..…………..………………….…...………………………..39
6-3 實驗結果………..………………………………………..…….…………..42
第七章核心程式
7-1 程式架構…………………………………….…………………….…….......43
7-2 硬體控制模組……………………………….…………………….…….......44
7-3 核心服務模組……………………………….…………………….…….......45
7-4 事件遞送模組……………………………….…………………….…….......46
7-5 任務排程模組……………………………….…………………….…….......47
7-6 記錄模組…….…………………………….…………………….…….......50
7-7 數據連線模組…………………………….…………………….…….......51
7-8 開發語言………………………………….…………………….…….......52
第八章監控程式
8-1 程式架構…………………………………….…………………….…….......53
8-2 資料處理模組……………………………….…………………….…….......53
8-3 視覺化儀表………………………………………………………………..….57
8-4 電子地圖…………………………………………………………………..….58
8-5 程式作業…………………………………………………………………..….58
第九章工具程式
9-1 模擬程式…………………………………….…………………….…….......60
9-2 燒錄程式..………………………………………………………………..….63
9-3 記錄回顧程式……...……………………………………………………………..…..64
第十章結論與未來展望
10-1 結論…….………………………………….…………………….…….......67
10-2 未來展望..………………………………………………………………..….67
參考文獻…………………………….……………………………………………68
參考文獻 [1] 楊元坤:“無人飛行船自主性控制”,成功大學航空太空工程研究所碩士論文,2002。
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[22] GNU:http://www.gnu.org。
[23] KEIL : http://www.keil.com。
[24] Microsoft(R) Flight Simulator 2004 SDK ( Netpipes: Data Input/Output ) 。
[25] ESRI:http://www.esri.com。
[26] http://www.sunriver.com.tw/grid_tm2.htm。
論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2006-08-31起公開。
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