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传感器芯片ADNS2610在微型飞机检测系统中的应用(下)

  透镜焦距的选择对于整个系统的设计至关重要,因为它决定了微型飞机在使用本测速系统时的高度范围。微型飞机使用光流法测速的场合主要是在近地飞行过程中,因此选用的透镜系统的物距应该适合近地飞行时使用。为了节约成本,选用了电脑上常用的一种摄像头上的透镜系统,其焦距为4mm,其物距范围为几厘米到几米,完全能满足要求。该系统透镜与ADNS2610的感光面的距离是可以连续调节的,这样就可以方便地调节成像的清晰度。
  在实际使用过程中,透镜与感光面的距离一旦确定就不再改变。这样虽然随着飞机高度的变化,成像清晰度可能会有所改变,但是只要在限定的高度范围内,成像的清晰度是能够保证的,因此不影响测速,并且还能够简化计算过程。
  因为图像的最大移动速度为12inch/s以及透镜焦距为4mm,可以推导出测速时微型飞机的最大相对于地面飞行角速度为76.2 rad/s。
  测速软件包括主控芯片的初始化、位移量的读取、速度的计算这几个模块。系统的初始化主要针对控制芯片MSP430F449的相应控制引脚而言,包括设置I/O端口、输出频率、存储区间等。根据ADNS2610的数据手册,在读数据的过程中,在发送完最后一个地址位后,微控制器的SDIO端口必须进入高阻态。这里把MSP430的相应引脚设置为输入状态,可以满足对微控制器的高阻态要求。
  调试主要包括硬件调试、软件调试、透镜系统调试3个部分。硬件调试主要考虑硬件之间的连接。为了降低信号线的电感特性,缩短阶跃响应时间,引线SCK和SDIO要尽可能短,并且中间连接的电阻尽量考虑使用贴片电阻。另外MSP430和ADNS要共地,这样它们的高低电平之间才有共同的基准。软件调试分为3个步骤:时序验证、图像读取、读取周期验证。
  时序验证是通过示波器来验证SCK信号和SDIO信号的时序,以及地址和数据是否正确。可以通过实现点亮LED灯等功能来验证发送和接收软件的正确性。实验结果证明向ADNS写数据的程序是符合要求的。接下来的调试步骤就是读取图像,以验证读数据程序的正确性,并为调焦做准备。为了方便调试,直接采用光电鼠标的透镜系统和支撑结构。
  透镜系统的调试主要是调整透镜的中心和传感器感光面之间的距离,以达到系统在几厘米到几米的高度上成像清晰。
  本文所设计的检测系统,采用集成式传感器芯片,降低了微型飞机检测系统的设计成本,减轻微型机飞行重量。调试结果表明,该检测系统在微型机近地飞行时,能够实现对微型飞机的水平飞行速度测量,从而可提高微型机的飞行稳定性,并为微型飞机实现自主控制打下基础。当然该系统的使用也有一定的限制条件。它的数据读取周期大于200μs,因此实时性较差。另外它的使用高度也是一个限制,当微型机的飞行高度越高时,系统的分辨率也就会相应降低。因此只能作为其他测速方式的一种补充,主要是在微型飞机近地飞行和降落时发挥最大作用。

[来源:http://www.shandong-china.com/ [作者:admin [日期:12-02-03] [热度:]

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