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研究生: 趙冠惠
Chao, Kuan-Hui
論文名稱: 應用地球靜電場量測決定無人飛行載具姿態角
UAV Attitude Determination by Measuring Earth Electrostatic Field
指導教授: 楊憲東
Yang, C.D
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 航空太空工程學系
Department of Aeronautics & Astronautics
論文出版年: 2002
畢業學年度: 90
語文別: 中文
論文頁數: 70
中文關鍵詞: 無人飛行載具場效應電晶體姿態感測
外文關鍵詞: Attitude measuring, UAV, FET
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  • 對於視距外之長距離飛行的無人飛行載具來說,自動駕駛系統是整個工作的關鍵核心;大部分的無人飛行載具系統其姿態感測工具多是採用傾斜儀或者陀螺儀,不過好一點的感測工具大多動輒數千元至萬元之譜,相當的昂貴。本論文即是希望發展出一種便宜且簡單的無人飛行載具姿態量測裝置,有別於以往利用傾斜儀或陀螺儀做為姿態量測的方式,進而降低無人飛行載具的製作發展成本。
    吾人運用場效應電晶體與地球靜電場的特性所設計的姿態感測器,是在機翼兩端各安裝一個場效電晶體,當飛機機翼傾斜時,場效應電晶體會量測到機翼兩端的地球靜電場電壓變化,從而得到飛機雙邊機翼的滾轉角速度。在測試時,吾人利用壓電式陀螺儀當作測試時的標準參考訊號,進而繪出姿態感測器角速度與輸出電壓之間的關係曲線。

    For an UAV, autopilot system is the key for long distance flight, especially for out-of-view flight. In most of UAVs, the attitude-measuring sensor always uses tilter or gyroscope, but sensors with better quality often cost several thousand to ten thousand NT dollars or even more. That is too expensive. The objective of this thesis is to develop a simple and cheap attitude measuring equipment for UAV, differing from the traditional way that uses tilter or gyroscope, so as to reduce the developing cost of an UAV.
    The design concept of our attitude sensor is to use the field effect transistor(FET)and the characteristic of the earth electrostatic field, by installing a outboard FET on the both wing tips. When the wings of the airplane are atilt, the FET will measure the voltage difference of the Earth Electrostatic Field between the wing tips, and the rolling angular velocity of the wings can be attained. When testing, we use the data obtained by piezoelectric gyroscope as the reference standard signal, and plot a relationship curve between angular velocity of the attitude sensor and the FET output voltages.

    博碩士論文授權書 簽署人須知 中文摘要i 英文摘要ii 誌謝iii 目錄iv 表目錄vi 圖目錄vii 符號表x 第一章 緒論 1.1 研究背景與文獻回顧1-2 1.2 UAV自動導控系統1-5 1.3 各章概述1-6 第二章 地球靜電場 2.1 地球電容器2-1 2.2 地表附近的靜電場強度分佈2-3 2.3 地球靜電場的電場量測2-7 2.4 以地球靜電場控制飛行器的姿態2-9 第三章 FET姿態感測器 3.1 FET姿態感測器的整體架構3-1 3.2 接合型場效應電晶體簡介3-3 3.3 差值放大器3-17 3.4 FET姿態感測器3-20 3.5 濾波器簡介3-24 3.6 低通濾波器電路 3-32 3.7 FET姿態感測器之實作—整體電路設計與製作3-35 第四章 系統整合與測試 4.1 FET姿態感測器系統的架設4-1 4.2 FET姿態感測器系統地面測試4-6 4.3 FET姿態感測器系統測試結果與分析4-10 第五章 結論及未來展望 5.1 結果討論5-2 5.2 未來展望5-4 參考文獻I 附錄 2N3823 Data Sheet附-1 自述

    (1)蘇宗志, “遙控直昇機飛行控制測試系統之建立”, 國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文, 1996.
    (2)洪啟超, “遙控直昇機增穩系統設計與製作”, 國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文, 1996.
    (3)于武強, “無人飛行載具導控迴路之硬體設計”, 國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文, 1999.
    (4)郭承忠, “無人飛行載具導控系統之設計與測試”, 國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文, 2000.
    (5)林哲生,”利用FPGA晶片實現無人飛行載具姿態控制系統”,國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文,2001.
    (6)Hill M. L, “Introducing the Electrostatic Autopilot”, Astronautics and Aeronautics, pp22~31,Nov.1972.
    (7)Hill M. L.,“ Designing a Mini-RPV for a World Endurance Record ”, Astronautics and Aeronautics 20,pp47-54, Nov. 1982
    (8)Hill M. L., “ World Endurance Record for Radio-Controlled Aeromodels ”, Johns Hopkins APL Technical Digest, Vol.3, pp81-89, 1982
    (9)Hill M. L, “Electrostatic Autopilots”, Johns Hopkins Applied Physics Laboratory technical Digest, Vol.5, pp177~183,1984.
    (10)Moore C.B., B.Vonnegut and Mallahan F.J.,” Airborne Filter for the Measurement of Atmospheric Space Charge”, Journal of Geophysical Research, Vol.66 No.10, pp3219-3226, October 1961
    (11)Moore. C.B. and Vonnegut. B., “ Fair Weather Atmospheric Electric Potential Gradient and Space Charge over Central Illinois, Summer 1960 ”, Journal of Geophysical Research, Vol.57 No.3, pp1061-1071, March 1962
    (12)Crozier W.D. , “ Measuring Atmospheric Potential with Passive Antennas ”, Journal of Geophysical Research , 68(18), pp5173-5179 , 1963
    (13)Kohl. D. A.,“ Aircraft Measurements of Fair Weather Electric Field Noise within the Austausch Layer ”, Journal of Geophysical Rev., Vol.73 No.6, pp1913-1919, March 1968
    (14)Kraus J. D.,” Electromagnetic ”, 4th ed., pp99-103, 1992
    (15)歐文雄編著, “特種半導體的特性與應用”,大中國圖書公司,1974.
    (16)李嗣涔,管傑雄,孫台平合著, “半導體元件物理”,三民書局,1995.
    (17)Jacob Millman ,Arvin Grabel著,劉濱達,謝芳生譯,“微電子學”,東華書局,1987.
    (18)Boylestad, Nashelsky原著,李耀松譯,“電子裝置及電路理論(下)”,全華書局, pp18-19,1989.
    (19)Savant, Roden等原著,尤志賢,吳德龍譯, “電子電路設計(上)”,全華書局, pp161-166, 1989.
    (20)盧明智,黃敏祥編著, “OP Amp應用+實驗模擬”,全華書局, pp79-81,1994.
    (21)Nilsson著,劉濱達譯,”電路學上冊” , 2nd ed.,東華書局,pp166-167,1992.
    (22)蘇奕肇編譯,“精選類比實用電路集” ,全華書局, pp26-28,340-341,2001.

    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2002-07-12公開
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