[發明專利]一種微型撲翼飛行器飛控導航系統

有效

• 申請號: 201110369723.5
• 申請日: 2011-11-20
• 公開（公告）號: CN102426457A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 宋筆鋒;王利光;付鵬;楊文青;李洋;王進;李博揚
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G01S19/39;G08C17/02
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

1.一種微型撲翼飛行器飛控導航系統，包括飛控導航計算機、傳感器單元、存儲單元、GPS接收機、GPS天線和數據通訊接口，其特征在于：所述傳感器單元包括三軸加速度計、三軸陀螺儀、三軸磁強計、靜壓傳感器和動壓傳感器，輸出的各傳感器信號通過AD轉換后由數據通訊接口送入飛控導航計算機；所述GPS接收機通過GPS天線接收GPS信號，再將GPS信號通過數據通訊接口送入飛控導航計算機進行配置；所述存儲單元包括SRAM存儲器和FLASH存儲器，通過數據通訊接口與飛控導航計算機相連，飛控導航計算機的所有程序和數據都在SRAM存儲器中運行；所述飛控導航計算機通過數據通訊接口向舵機和電子調速器輸出控制指令，通過數據通訊接口與數據鏈路相連，進行遙測數據和遙控命令通訊。

2.根據權利要求1所述的微型撲翼飛行器飛控導航系統，其特征在于：所述的飛控導航計算機、傳感器單元、存儲單元、GPS接收機、GPS天線和數據通訊接口全部集成于1塊Pcb板。

3.根據權利要求2所述的微型撲翼飛行器飛控導航系統，其特征在于：所述的Pcb板在傳統多層板的基礎上增加地層和電源層，將總線和時鐘線布于隔離層內部。

4.根據權利要求1所述的微型撲翼飛行器飛控導航系統，其特征在于：所述的加速度計、陀螺儀、磁強計采用MEMS傳感器。

5.根據權利要求1所述的微型撲翼飛行器飛控導航系統，其特征在于：所述的數據通訊接口還包括1個串口，用戶通過該串口與所述飛控導航計算機交換信息，交換信息包括航路、控制參數和飛行數據。

6.根據權利要求1所述的微型撲翼飛行器飛控導航系統，其特征在于：所述的傳感器單元使用獨立電源供電，傳感器單元的模擬電路與飛控計算機的數字電路之間有物理隔離。

7.根據權利要求1所述的微型撲翼飛行器飛控導航系統，其特征在于：所述的飛控導航計算機包括通訊控制模塊，遙控處理模塊，航路生成模塊，位置、速度、姿態控制模塊，慣性導航和姿態解算模塊，手動模式模塊，傳感器采集處理模塊和數據記錄、遙測模塊，所述傳感器處理模塊對數據通訊接口送入的各傳感器信號進行濾波后送入慣性導航和姿態解算模塊，采用全狀態完全非線性kalman濾波算法進行姿態解算，獲得飛行器空間位置、空速、地速和3個姿態角，送入位置、速度、姿態控制模塊；遙控處理模塊接收并解析地面指令，將解析后的指令根據命令類型發送到所述航路生成模塊；航路生成模塊在接收到航路信息后實時生成飛機應該飛往的位置、速度，發送到位置、速度、姿態控制模塊；所述位置、速度、姿態控制模塊分為位置控制器、空速控制器、姿態控制器和伺服解耦/混合控制器，位置控制器依據航路生成模塊的信息，產生姿態控制和空速控制指令，使飛行器的實際的航跡符合預定航路，空速控制器接受到位置控制器的指令后，向姿態控制器接發出指令，姿態控制器將該指令與慣性導航與姿態解算模塊的信息比較，形成最終的控制指令并將其發送至所述伺服解耦/混合控制器，伺服解耦/混合控制器將接收到的控制指令分配到對應的執行機構；所述數據記錄模塊將飛控導航系統的參數進行搜集整理，然后存儲到FLASH存儲器，同時通過通訊控制器發送給數據鏈路，實時傳送到地面站；所述手動模式模塊在飛控系統選擇為手動模式的狀態下接受遙控處理模塊發來的地面控制指令，解算后發給所述伺服解耦/混合控制器。

8.根據權利要求7所述的微型撲翼飛行器飛控導航系統，其特征在于：所述的遙控處理模塊當飛行模式為自動模式時，還將指令發送至位置、速度、姿態控制模塊；當飛行模式為手動模式時，還將指令發送至手動模式模塊。

9.根據權利要求7所述的微型撲翼飛行器飛控導航系統，其特征在于：所述的位置、速度、姿態控制模塊的縱向控制采用總能量控制算法。