众所周知,载体的航向和姿态是无人直升机导航系统中必不可少的重要参数,它是保证其能在空中保持期望姿态并稳定飞行的前提条件。随着嵌入式系统的飞速发展以及新型高性能元器件的出现,本文提出并研制出了一种基于ARM内核的高性能的嵌入式微处理器和嵌入式实时操作系统的航向姿态参考系统。 文章首先介绍了航姿系统的相关基本理论及其工作原理,包括惯性系统中常用坐标系的定义、姿态角的定义以及捷联矩阵计算。 其次,文章重点介绍了基于ARM的航姿系统的软硬件设计。在硬件设计上,给出了硬件总体设计方案,并对各个功能模块进行了详细论述;软件是以uC/OS-Ⅱ为嵌入式实时操作系统来开发的应用程序,在给出系统软件总体框架的基础上,分别论述了硬件驱动程序、操作系统移植以及任务的划分。 最后,分析了磁航向误差产生的原因以及补偿方法,并用实验对椭圆假设补偿方法进行了验证。 研究证明,由三轴微加速度计、三轴微陀螺仪和三轴磁阻传感器阻组成,以S3C44BOX微处理器和uC/OS-Ⅱ实时操作系统为核心的航向姿态参考系统,与通常的航姿测量系统相比,具有体积小、成本低、实时性强等特点,很有应用价值。