[發(fā)明專利]一種小型無人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410010532.3
• 申請日: 2014-01-09
• 公開（公告）號: CN103744429A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾勇;童霏;馮霄軍;龔軍;汪學(xué)文;潘桂琴
• 申請（專利權(quán)）人: 山東英特力光通信開發(fā)有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于飛行器的控制技術(shù)，特別是一種小型無人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著自適應(yīng)控制技術(shù)的發(fā)展，無人直升機(jī)自適應(yīng)飛行已經(jīng)在世界各地展開了廣泛的研究，無人直升機(jī)具有無人固定翼飛機(jī)所不具備的很多優(yōu)勢，具有獨(dú)特的飛行性能和使用價(jià)值。在軍事方面，無人直升機(jī)既能執(zhí)行各種非殺傷性任務(wù)，又能執(zhí)行各種軟硬殺傷性任務(wù)，包括偵察、監(jiān)視、目標(biāo)截獲、誘餌、攻擊、通信中繼等；在民用方面，無人直升機(jī)在航拍、大氣監(jiān)測、交通監(jiān)控、資源勘探、電力巡檢、森林防火、農(nóng)業(yè)等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

無人直升機(jī)飛控系統(tǒng)是一個(gè)典型的非線性、強(qiáng)耦合、多變量、多驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，各變量對無人直升機(jī)的飛行姿態(tài)、飛行方向、飛行高度、飛行速度均有影響，無人直升機(jī)飛控系統(tǒng)的穩(wěn)定邊界隨著飛行條件變化而發(fā)生很大改變。無人直升機(jī)要實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)避障飛行，需要采樣飛行狀態(tài)信息，無人直升機(jī)采樣的變量有：激光測距傳感器、CCD攝像圖像處理單元、超聲波傳感器、方位/俯仰/橫滾角速率傳感器，俯仰/橫滾角度傳感器、電子羅盤、GPS、高度計(jì)、油量傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)缸溫傳感器、測速傳感器。由于上述傳感器的非線性效應(yīng)（飛行加速度、陣風(fēng)干擾、溫度變化、大氣壓變化等都會(huì)使傳感器的輸出產(chǎn)生非線性），無人直升機(jī)飛控軟件要處理傳感器的非線性，得到正確的飛行參數(shù)值，完成自適應(yīng)避障飛行。

目前，大型無人直升機(jī)采用光纖陀螺組成捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)，采用微波雷達(dá)探測障礙物已有成熟的方案，但實(shí)現(xiàn)成本高，重量重，在小型無人直升機(jī)（載荷在40—50Kg，飛行時(shí)間在4-5小時(shí)）上應(yīng)用前景不大。目前，小型無人直升機(jī)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，各種自主飛行控制系統(tǒng)也多有出現(xiàn)，但實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)避障飛行和自主避水降落的飛控系統(tǒng)還沒有出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種小型無人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)，能夠提高小型無人直升機(jī)的自適應(yīng)避障飛行能力，使其能在超視距范圍內(nèi)根據(jù)預(yù)置指令工作，并在突遇發(fā)動(dòng)機(jī)空中熄火時(shí)能夠利用降落傘緩慢降落，保護(hù)無人直升機(jī)不被損壞，同時(shí)在降落時(shí)能自動(dòng)避開水面降落。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種小型無人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)，包括飛行執(zhí)行單元、狀態(tài)傳感器單元、降落傘單元、飛行控制單元、地面控制終端及遙控器單元，飛行執(zhí)行單元包括升降舵機(jī)、左副翼舵機(jī)、右副翼舵機(jī)、尾舵機(jī)、油門舵機(jī)、右油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、舵機(jī)電池；狀態(tài)傳感器單元包括激光測距傳感器、CCD攝像頭、圖像處理單元、超聲波測距傳感器、方位角速率傳感器、俯仰角速率傳感器、橫滾角速率傳感器、俯仰/橫滾角度傳感器、電子羅盤、GPS、高度計(jì)、測速傳感器、油量傳感器、缸溫傳感器；降落傘單元由降落傘盒組成；飛行控制單元包括飛控板、飛控板藍(lán)牙模塊、信號板、數(shù)傳電臺、遙控接收機(jī)和控制電池；托架、數(shù)傳電臺安裝在無人直升機(jī)主干骨架的前部，飛控盒、右油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在主干骨架的中部，超聲波測距傳感器安裝在主干骨架的中后部，其探頭朝下，電子羅盤、GPS安裝在主干骨架的后部，降落傘盒安裝在無人直升機(jī)芯軸的一端正上方，無人直升機(jī)芯軸的另一端與主干骨架連接；激光測距傳感器、CCD攝像頭安裝在托架上；方位角速率傳感器、俯仰角速率傳感器、橫滾角速率傳感器、飛控板藍(lán)牙模塊分別焊接在飛控板上，高度計(jì)焊接在信號板上；圖像處理單元、遙控接收機(jī)、飛控板、信號板、俯仰/橫滾角度傳感器、控制電池、舵機(jī)電池安裝在飛控盒內(nèi)；油量傳感器安裝在右油箱的側(cè)面；缸溫傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)外殼上；測速傳感器探頭安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)軸上，測速傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)外殼上；與直升機(jī)機(jī)頭方向相同的方向?yàn)樽螅蟾币矶鏅C(jī)、右副翼舵機(jī)安裝在無人直升機(jī)主軸的前后兩側(cè)，升降舵機(jī)安裝在無人直升機(jī)主軸的左或右側(cè)，尾舵機(jī)安裝在無人直升機(jī)尾部，油門舵機(jī)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)旁；無人直升機(jī)主軸與機(jī)翼相連，無人直升機(jī)芯軸通過軸承與無人直升機(jī)主軸連接。