双核Cortex-M4驱动的MAVs传感器系统：融合算法与硬件创新

本文深入探讨了物联网-智慧传输在多旋翼 MAVs (MicroAir Vehicles)领域的应用，特别是针对基于双核Cortex-M4架构的传感器系统的研究与实现。多旋翼无人机因其机械结构简单和高可控性，已经成为近年来科研的热点。传感器系统在无人机中扮演着核心角色，包括AHRS（Attitude Heading Reference System，姿态航向系统）和INS/GPS（Inertial Navigation System/Global Positioning System，惯性导航系统与全球定位系统）。 首先，文章重点研究了无人机的导航算法，包括基于扩展卡尔曼滤波的AHRS设计。为了提升姿态角测量的精度，作者提出了一种创新方法，将动加速度作为观测方程中的噪声源，并考虑陀螺的偏移误差纳入状态方程，通过联合推算来提高姿态角的计算准确性。同时，针对GPS可能存在的丢星问题和低输出频率，论文提出了利用INS/GPS的互补计算，以增强位置和速度信息的实时性，以满足无人机控制的需求。 在硬件层面，文章改进了传统的单芯片惯性导航系统，采用了双芯片架构，主控制器和从控制器分工合作。主控制器负责运行INS/GPS算法并结合扩展卡尔曼滤波，以得到更精确的位置和速度数据；从控制器则专司姿态航向系统的算法处理，同样采用卡尔曼滤波来计算姿态信息。双核之间的通信通过SPI（Serial Peripheral Interface，串行外围接口）协议实现，确保数据的有效交换。 最后，通过实验验证了所设计的传感器系统及其算法的可行性和实用性。实验结果表明，双核Cortex-M4的传感器系统不仅提升了计算能力，而且有效地整合了AHRS和INS/GPS功能，从而提高了无人机的导航性能，对于实际应用具有重要意义。关键词包括双芯片系统、扩展卡尔曼滤波、AHRS设计以及INS/GPS设计，这些都是本文的核心技术贡献。整个研究旨在推动物联网技术在无人机领域的智能传输和感知能力的提升。