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2012级研究生硕士学位论文开题答辩小型固定翼无人机飞行姿态检测及控制研究研究生：学号：导师：日期：一、研究目的和意义一、研究目的和意义二、国内外研究现状二、国内外研究现状三、课题主要研究内容三、课题主要研究内容四、课题进度安排四、课题进度安排五、预期达到的效果五、预期达到的效果报告框架报告框架目的：在基于Arduino平台的APM基础板上，通过研究无迹卡尔曼滤波器在多传感器信息融合的应用来提升小型固定翼无人机姿态估测的性能与可靠度，进而自行设计改造一个基础的自动驾驶仪硬件板，同时设计最优化的控制方法，最后在小型固定翼无人机上成功的运行，为小型无人机的后续更深入研究奠定基础。小型无人飞机因其体积小、灵活性高、制作成本低等优点已经成为了目前比较热门的研究方向。本课题是基于ArduPilotMega(APM)开源自驾仪的小型固定翼无人机研究。意义：当前较成熟的小型无人飞机基本都是国外产品，通常其价格昂贵，且核心技术保密。本课题本着低成本、高效率等前提，对于国内小型无人机未来的大规模化应用生产和普及具有重要的推进意义。一、研究目的和意义一、研究目的和意义二、国内外研究现状二、国内外研究现状国外研究现状国外研究现状自1917年英国研制出世界上第一架无人机，无人机经历了无人靶机、预编程控制无人机、指令遥控无人机和复合控制的多用途无人机的发展过程。无人机在越南战争，中东战争，海湾战争和科索沃战争中，都卓有成效地执行了多种军事任务。这受到各国的青睐，为其发展提供了强大动力。随着各国在军事方面的需求与电子技术和航空航天技术的迅猛发展，促使世界无人机的发展进入了一个全新的时代并在20世纪末形成了三次发展浪潮：第一个浪潮是在海湾战争之后师级战术无人机系统的发展。第二个浪潮是中高空长航时无人机的研制。第三个浪潮是固定翼和旋翼旅/团级战术无人机系统的出现。代表机型主要有以色列的“侦察兵”(Seout)、“先锋”(Pioneer)、“搜索者”(Seareher)，美国的“猎人”(Hunter)、“先驱者”(Outrider)，法国的“玛尔特”(Mart)、“红华”(CreCerelle)，德国的布雷维尔(Brevel)，加拿大的CL-289，英国的“不死鸟”(Phoenix)等。代表机型主要有美国的“捕食者”(Predator)、“全球鹰”(GlobalHawk)、“暗星”(Darkstar)；以色列的“苍鹭”(Heron)、赫尔姆斯(Hemes)以及法国的“鹰”(Eagle)、“萨若海尔”(Sarohale)等。代表机型主要有美国的“影子”(Shadow)、“火线侦察兵”(FireSeout)以及奥地利的“坎姆考普特”(Cameopter)。在这个阶段主要是研究近程战术无人机，供旅级部队实施战术观察、侦察、战场打击效果评估及炮火校准任务，还可以执行电子战、无线电中继、气象观测及检查化学武器等。二、国内外研究现状二、国内外研究现状国内研究现状国内研究现状我国对无人机的研究开始于60年代，起初主要是小型靶机和民用无人机。1972年，开始无人机的系统性研究工作。从事研究的机构以高校和研究所为主。近年研制的通用小型无人机，机载任务设备包括摄像机、照相机、红外、电子干扰、电子侦察设备等，有的已经运用在军事上。随着我国自行研制的无人机种类越来越多，其性能也将越来越先进。但是目前一些先进的核心技术和算法仍然掌握在一些发达国家手里，要打破这种局面，我国必须拥有独立自主的发展理念，加大在这一领域的投入。从某种意义上讲，我国的无人机研究，目前还处于一个起步阶段，对于无人机的研究主要是基于技术上的创新以及成本上的降低。无人机作为自动化导航技术应用的一个高端产品，代表了自动化导航技术及其应用的发展前沿。开展无人机技术的研究，无疑具有十分重要的应用价值和学术意义。三、课题主要研究内容三、课题主要研究内容11建立本课题所研究的小型固定翼无人机的相关数学模型。研究分析三种无人机姿态解算方法（即方向余弦法、欧拉角法和四元数法）相对本课题所研究小微型固定翼无人机的各自特点，并找出适合的表示方法。为了提升姿态的精度和可靠度，改善低成本惯性测量系统的精度容易受引擎震动、陀螺仪漂移等的影响，研究不同的感测器融合算法以找出适用于UAV的姿态估计方法。初步打算...