[實用新型]小型無人直升飛機控制系統

有效

• 申請號: 200820051975.7
• 申請日: 2008-08-11
• 公開（公告）號: CN201262709Y
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發明（設計）人: 汪滔
• 申請（專利權）人: 深圳市大疆創新科技有限公司
• 主分類號: G05D1/00
• 分類號: G05D1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及無人飛行器控制領域，尤其涉及一種無人旋轉翼飛行器自主飛行的控制系統。

背景技術

過去十年來，無人直升機在監控應用領域扮演著十分重要的作用。一些航空器雖然穩定的，可都是基于不靈巧的固定翼平臺，在地面上空收集圖像，把這些數據傳回分析。近年來，對敵方環境的偵查變得很迫切，對于具有足夠自動功能安全遙控的小型靈活的旋轉翼飛機也十分需要。所以，無人直升機能夠用在軍事和民用領域。其優點是：第一，在惡劣、狹窄和復雜的地形上能安全實施機動飛行，比固定翼飛機在正偵查、營救等艱難任務環境中，更具有應用優勢；第二，自主直升機對于各種交叉學科研究(如人工智能、圖像處理、無線轉換、高級控制理論和制造、多傳感器融合等)，是一個優良的平臺。簡言之，無人直升機具有廣闊的應用潛能。

目前，在國際自動控制界，有許多研究者把焦點集中在模型直升機的自動飛行上。不同國家的研究人員對它的濃厚興趣，吸引并挑戰著我們。若干著名有才華的研究機構如MIT、喬治亞技術學院Georgia?Institute?of?Technology、卡內基梅隆大學CMU、浙江大學等都將此列為重要研究領域。同時，還有許多機構和大學熱烈參加一年一度的國際航空機器人大賽IARC。

研制無人直升機有兩種途徑，一是采用慣性測量單元IMU(InertiaMeasurement?Unit)，或者慣性導航系統INS(Inertia?Navigation?System)，以及圖像處理技術；另一種是采用全球衛星定位系統GPS(Global?PositioningSystem)和IMU來進行局部位置識別。本實用新型采用后一種方案。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種小型無人直升飛機控制系統，它可以在高機動或者GPS信號短時間中斷的情況下，仍準確地以高更新率輸出各種導航參數，保證了飛機飛行的可靠性。

為了達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種小型無人直升飛機控制系統，硬件系統結構包括飛行控制計算機、IMU慣性測量單元、磁航向計、GPS接收器、高度計、手動控制信號收發單元、地面信號收發單元、地面站收發單元、地面站計算機及遙控器，其特征在于：飛行控制計算機上設置有姿態測算裝置、線性加速度測算裝置、航速測算校正裝置、飛行位置測算校正裝置、姿態控制裝置、航速控制裝置、飛行位置控制裝置以及舵機控制裝置；

姿態控制裝置、航速控制裝置、飛行位置控制裝置分別與姿態測算裝置、航速測算校正裝置、飛行位置測算校正裝置相連；舵機控制裝置與姿態控制裝置、航速控制裝置、飛行位置控制裝置相連；

三軸加速度計分別與姿態測算裝置、線性加速度測算裝置連接；三軸角速度計、磁航向計與姿態測算裝置相連；空速計與航速測算校正裝置相連；經緯度計、高度計與飛行位置測算校正裝置相連；

飛行控制計算機的輸入端口連接有IMU慣性測量單元、磁航向計、GPS接收器、高度計。

根據以上結構的本實用新型，其特征在于：此控制系統還可以連接手動控制信號收發單元及地面信號收發單元。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型采用DSP+ARM雙MCU多任務結構，保證了運算與控制的精確性和實時性，系統可以自動修正飛機懸停和飛行時產生的誤差。

2、控制系統內置一個16通道的GPS接收機，提供優越的定位精度，可以全自主高精度地懸停。

3、在自動懸停狀態下，飛機的飛行高度和位置可以被鎖定，遙控器上的桿量對應飛機的飛行速度，用戶可以進行傻瓜式的控制飛行(用戶每次只需要控制一個桿量)。

4、內置高可靠性MEMS三軸陀螺、加速度計，在鎖定高度飛行的時候，可以控制飛機進行協調式轉彎。

5、系統可以在接收機丟失信號(進入Fail?Safe模式)的時候，使飛機進入自動懸停狀態。

6、本實用新型與基于CCD傳感器飛行增穩系統的主要區別為：系統不受高度、地表紋理的限制，幾乎可以飛到遙控距離內的任何高度，飛行更加流暢平滑，不需要在眾多控制模式之間頻繁地切換，對飛行速度的控制可以精確到0.1m/s以內。

7、采用專用CPLD對舵機PWM進行編解碼的獨立運算，保證了精確性和可靠性，并且可以兼容大多數品牌遙控器。

附圖說明

圖1是本實用新型飛行控制計算機原理框圖。

圖2是本實用新型控制系統硬件連接圖。

圖3是本實用新型控制流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細說明。