基于ADNS2610的微型飛機速度檢測系統設計

摘 要:設計了以ADNS2610光學傳感器為核心的微型飛機水平飛行速度測量系統。該系統使用光流法進行測速，通過透鏡將地表圖像聚焦到ADNS光學傳感器的感光面，利用傳感器內置的信號處理單元判斷圖像的運動方向和距離。微處理器MSP430F449根據圖像運動距離的檢測周期和微型飛機的飛行高度，計算出微型飛機的水平飛行速度。該系統可以在微型飛機近地飛行時發揮作用，測量時對地角速度最大可達76.2 rad/s。

關鍵詞:光流法; 微型飛機; ADNS2610; 水平速度測量

中圖分類號:TP368.1 文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)12-0160-04

Design of Velocity Measurement System Based on ADNS2610 for Micro Air Vehicles

ZHAO Xiu-mao， YANG Tao，WU Ri-na，DONG Yun

(Information Engineering School， Southwest University of Science and Technology， Mianyang 621010， China)

Abstract:A new horizontal velocity measurement system for micro air vehicles based on ADNS2610 optical sensor is presented. This system adopted the method of optical flow for the velocity measurement， the lens system projected the image of the ground to ADNS2610，and then calculated the movement direction and distance of the image by the processing units imbedded in the sensor. The microcontroller MSP430F449 can work out the horizontal velocity of the vehicle according to the output of the sensor， flying altitude and the measurement period. The system can be used when the micro air vehicle flies near the ground with a maximum angular velocity of 76.2rad/s relative to the ground.

Keywords:optical flow; micro air vehicle; ADNS2610; horizontal velocity measurement

0 引 言

微型飛機的飛行速度在其飛行過程中不僅是被控量，同時也是是對飛行姿態進行控制的重要參考數據之一[1]，因此有必要對這個數據進行精確測量。特別是在近地飛行過程中，對飛行路徑、避障能力、降落速度等要求更為嚴格，因此對飛行速度進行精確測量顯得尤為重要。 目前對微型飛機的飛行速度的測量一般有以下幾種方法:

(1) 基于慣性傳感器的方法[2]。通過對加速度積分來獲得速度數據。但由于慣性傳感器存在零點漂移，積分過程也存在誤差，長時間使用會有很大的積累誤差。因此，在使用的過程中必須使用其他測量方式對零點漂移和積分積累誤差進行校正[3]。

(2) 基于GPS的方法[4-5] 。此類方法需要借助外部設備，一般都比較昂貴，并需另行安裝其他定位參考點。因此在測量過程中，測量精度受定位方式限制，使用環境受限。

(3) 基于空速計的方法[6]。空速計一般使用在飛行速度較高的場合，易受氣流影響，測量結果并非是飛機相對于地面的速度，而只是相對于大氣的速度，因此后續處理過程復雜。……