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研究生: 許東榮
Hsu, Tung-Jung
論文名稱: 應用DSP、FPGA及GPS模組實現無人飛行載具之自動導航駕駛系統
UAV Automatic navigation and Autopilot System Implementation by Using DSP, FPGA and GPS Modules
指導教授: 楊憲東
Yang, Shian-Dung
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: 2003
畢業學年度: 91
語文別: 中文
論文頁數: 97
中文關鍵詞: 全球定位系統無人飛行載具數位訊號處理
外文關鍵詞: C6711DSK, MATLAB, UAV, DSP, FPGA, GPS, SIMULINK
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  • 本論文所發展的系統為應用DSP、FPGA、GPS晶片板,設計出一套自動導航駕駛系統。其主要功能為無人飛行載具利用GPS接收器接收全球衛星定位訊號,得知目前所在位置之經度、緯度,再透過DSP程式中的向量導航演算法,修正目前無人飛行載具的飛行方向。利用現場可程式邏輯閘陣列(FPGA),處理系統周邊的輸入輸出控制,以及輸出PWM訊號改變伺服馬達控制舵面角度,進而達到自動飛行的目標。在程式設計方面,則配合Simulink進行設計,並利用RTW(Real-Time Workshop)產生DSP設計程式,以簡化程式之設計流程。
    此UAV自動導航系統經實驗後證實,系統運作正常,導航系統計算出之命令也與設計邏輯相符。此外在控制翼面的控制上,除了轉動的解析度變高之外,UAV的三個控制面也可同時由FPGA進行控制。在通訊上利用GPRS模組做為資料傳輸之媒介,使得UAV的功能更加完備。

    Implementing UAV automatic navigation and autopilot system by using DSP, FPGA and GPS Modules are the major contributions of the paper. The main actions are as follows. UAV using GPS receiver gets present longitude and latitude position data from Global Position System. Then we use vector navigation calculation to correct UAV’s direction. After the direction is defined, FPGA will send PWM signals to drive servomotors. This action will change UAV’s control surfaces and let UAV reach to target position. When developing the DSP project, we employ Simulink and RTW(Real-Time Workshop)as design tools to make DSP implement easily.
    The auto navigation system of UAV has been proved well-done via several experiments, and we found that the navigation control law is also correct and match up with the designing logic. In face of the problem of control surfaces, not only the resolution of motors’ rotation becomes higher, but also the three control surfaces of UAV can be controlled by FPGA at the same time. In the face of communication, GPRS module is used as a medium of transfer, and makes the functions of UAV more perfect.

    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 符號說明 X 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究背景與文獻回顧 2 1.3 各章概述 5 第二章 UAV系統架構 6 2.1 GPS接收器 7 2.2 數位訊號處理器DSP 8 2.3 現場可程式邏輯閘陣列FPGA 11 2.4 無人飛行載具與週邊介面 14 2.5 UAV基本資料 18 第三章 定位導航系統 22 3.1 全球衛星定位系統GPS 22 3.2 座標系統 28 3.3 導控系統 31 第四章 FPGA晶片程式設計 35 4.1 伺服馬達PWM脈寬調變電路設計 35 4.2手自動切換開關電路設計 39 4.3 GPS訊號接收電路設計 40 4.4 DSP控制命令接收電路設計 43 4.5 FPGA程式整合 43 第五章 DSP晶片程式設計 46 5.1 DSP程式設計流程與介面 46 5.2 數位I/O程式設計 54 5.3 DSP參數設定 59 5.4 控制導航系統程式設計 62 第六章 系統整合與測試 66 6.1 系統整合 66 6.2 系統測試 72 第七章 結論 85 7.1 結果討論 85 7.2 未來展望 86 參考文獻 88 附錄 91

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    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2003-07-23公開
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