[發明專利]多螺旋槳飛行器控制裝置

無效

• 申請號: 201210471001.5
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN102945048A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 劉立陽;郭昊坤;馮凱;應展烽;萬萌;吳軍基
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于微小型無人機控制領域，特別是一種多螺旋槳飛行器控制裝置。

背景技術

多螺旋槳遙控飛行器是由多個螺旋槳提供動力和升力的飛行裝置，由于其機械構造相對簡單、成本低廉、具有良好的低空低速特性，安全系數高，可作為無人機平臺搭載各類設備等優點越來越受到關注，在各個領域都有廣泛的應用空間。但多螺旋槳遙控飛行裝置具有不穩定性、非線性、強耦合等特性，給飛行控制帶來很大的困難，因此需要進行大量的試驗和仿真研究，并采用高精度的傳感器和控制算法實現飛行器的實時飛行控制。

申請號為201110002329.8，名稱為“四旋翼無人飛行器的飛行控制方法和系統”的中國發明專利描述了四旋翼無人飛行器的控制子模塊和系統，從導航、通信、控制、動力等幾個方面對飛行控制系統進行設計。但該設計大多基于現有公開信息，各個模塊只是簡單的羅列和組合，并且該方法僅適用于四旋翼無人機。由于攜帶大量傳感設備，對無人機的載重能力和供電能力要求很高，而設計電源僅為2300mA鋰電池，飛行半徑和滯空時間非常有限。

申請號為200610134368.2，名稱為“小型無人機自主飛行控制系統”的中國發明專利通過機載控制系統進行計算和通信，使小型無人機具有一定自動飛行控制的能力。將自動控制和地面遙感相結合，增強了系統的穩定性。但其無線通信方式為802.11g，即常規的WiFi通信，通信距離很短，大約只有100米左右，大大限制了系統的推廣應用。而主控芯片為TI公司的F2812處理器，功耗也較大。由于功耗和通信距離的限制，將無法體現自主飛行控制的優勢。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠實現飛行半徑的擴大，能確保在緊急降落情況下飛行器可向地面控制站不間斷發送位置信號等信息，便于快速回收設備，并且大量使用低功耗、低重量器件，同時采用協處理器協調工作，可以加強系統可靠性的多螺旋槳飛行器控制裝置。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種多螺旋槳飛行器控制裝置，包括飛行控制模塊、電機調速模塊、無線通信模塊和傳感器模塊，電機調速模塊、無線通信模塊和傳感器模塊分別與飛行控制模塊連接，其中，飛行控制模塊包含主控制芯片和協處理器，主控制芯片和協處理器通過I2C總線連接，電機調速模塊包括微處理器、穩壓電路和三相驅動橋、微處理器分別與穩壓電路和三相驅動橋相連，無線通信模塊包括射頻芯片和無線模塊，傳感器模塊包括陀螺儀、加速度傳感器、高度計、GPS裝置以及傳感器預留接口；飛行控制模塊的主控制芯片分別與無線通信模塊的射頻芯片和無線模塊以及電機調速模塊的微處理器相連，飛行控制模塊的協處理器分別與傳感器模塊的陀螺儀、加速度傳感器、高度計、GPS裝置以及傳感器預留接口相連。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：

（1）本發明采用兩種通信方式并結合自動控制算法，實現飛行半徑的擴大。

（2）本發明同時將系統電源分為動力電源和飛控電源兩部分，具備緊急自動降落功能，確保在緊急降落情況下飛行器可向地面控制站不間斷發送位置信號等信息，便于快速回收設備。

（3）本發明還將3G通信作為系統的一個輔助數據傳輸通道，將GPS軌跡點設定到系統中，大量使用低功耗、低重量器件，同時采用協處理器協調工作，加強系統可靠性。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

本發明一種多螺旋槳飛行器控制裝置，包括飛行控制模塊1、電機調速模塊2、無線通信模塊3和傳感器模塊4，電機調速模塊2、無線通信模塊3和傳感器模塊4分別與飛行控制模塊1連接，其中，飛行控制模塊1包含主控制芯片和協處理器，主控制芯片和協處理器通過I2C總線連接，電機調速模塊2包括微處理器、穩壓電路和三相驅動橋、微處理器分別與穩壓電路和三相驅動橋相連，無線通信模塊3包括射頻芯片和無線模塊，傳感器模塊4包括陀螺儀、加速度傳感器、高度計、GPS裝置以及傳感器預留接口；飛行控制模塊1的主控制芯片分別與無線通信模塊3的射頻芯片和無線模塊以及電機調速模塊2的微處理器相連，飛行控制模塊1的協處理器分別與傳感器模塊4的陀螺儀、加速度傳感器、高度計、GPS裝置以及傳感器預留接口相連。

實施例：

結合圖1：一種多螺旋槳飛行器控制裝置，包括飛行控制模塊1、電機調速模塊2、無線通信模塊3和傳感器模塊4，電機調速模塊2、無線通信模塊3和傳感器模塊4分別與飛行控制模塊1連接。