[發明專利]一種無線遙控救生設備投放飛行器

有效

• 申請號: 201510039265.7
• 申請日: 2015-01-26
• 公開（公告）號: CN104656662B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 張少明;馮健;肖嘉灝;梁達成;潘龍江;張禧博
• 申請（專利權）人: 廣東交通職業技術學院
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 廣州市一新專利商標事務所有限公司44220
• 代理人: 王德祥

1.一種無線遙控救生設備投放飛行器，其特征在于：包括機體、控制終端、以機體為中心，按水平面均勻分布有六個旋臂，旋臂均與機體連接，該旋臂上分別設有第一旋翼、第二旋翼、第三旋翼、第四旋翼、第五旋翼、第六旋翼；

所述第一旋翼、第二旋翼、第三旋翼、第四旋翼、第五旋翼、第六旋翼均設有動力裝置，兩相鄰旋翼的旋轉方向相反，

機體內設有驅動裝置、電源模塊、無線模塊、自動平衡模塊，動力裝置、無線模塊以及自動平衡模塊均與驅動裝置電性連接；

所述控制終端給無線模塊發送控制信號；

在機體的下方設有提物架，該提物架包括底板，垂直于底板的立板，立板上通有銷軸，銷軸的一側設有齒條，該提物架與齒條對應的一側固定有電機，所述電機的軸上套有與齒條配合的齒輪；

所述電源模塊給驅動裝置、無線模塊、自動平衡模塊以及電機供電；

所述驅動裝置還控制位置相隔兩條旋臂的動力裝置繞對應的旋臂的軸線同時轉動，當對應第一旋翼的動力裝置繞與其對應旋臂的軸線向指向第六旋翼的方向轉動90度時，對應第四旋翼的動力裝置也同時繞其對應旋臂的軸線向指向第五旋翼的方向轉動90度，此時飛行器向正前方向飛行驅動裝置控制其他相隔兩條旋臂的動力裝置從而實現向飛行器的左前方、右前方、左后方、右后方、正后方，垂直起飛與降落的功能；

所述自動平衡模塊由微機械傳感器數據采集與濾波模塊、高度測量模塊、位置信息測量模塊、姿態測量模塊、脈沖編碼控制模塊以及電子調速器控制模塊組成，高度測量模塊、位置信息測量模塊和姿態測量模塊分別與脈沖編碼控制模塊連接，微機械傳感器數據采集與濾波模塊與姿態測量模塊連接，脈沖編碼控制模塊與電子調速器控制模塊連接，電子調速器控制模塊與動力裝置連接；

所述微機械傳感器數據采集與濾波模塊包括用于采集三維軸向轉動速率的微機械陀螺儀傳感器、用于采集在運動過程中產生的三維軸向加速度數值的加速度傳感器、用于采集飛行器所處的三維軸向地磁磁場數據的磁場傳感器、濾波器；為了剔除噪聲的干擾，在該微機械傳感器數據采集與濾波模塊中還設計有滑動窗自適應濾波加卡爾曼濾波結合的濾波器，滑動窗自適應濾波能夠快速的跟蹤時變信道的變化，在保證實時性的同時也對噪聲進行了抑制；對三維軸向的轉動速率和 三維軸向的運動加速度數值進行遞推最小二乘估計，實現實時傳感器運行狀態的估計和預測功能；

所述高度測量模塊：為了保證飛行器能夠實現懸停功能，通過高度測量模塊進行參與高度的鎖定，高度測量模塊的核心部件包括三個部分：一為氣壓傳感器提供的高度和速度數值；二為加速度傳感器經過數據融合后得出的實時速度值；三為GPS模塊所提供的高度方向上的速度參考值；其中高度測量模塊中還設計有二階自適應低通濾波器對噪聲進行了抑制，從而得出精準的高度數值；由高度的變化情況計算出當前六旋翼在高度方向上的運動速度；加速度傳感器在運動過程中將產生的加速度值，對加速度值進行卡爾曼濾波處理，并將濾波后的加速度值與姿態反算后的數據進行估計和預測，再經過數學運算得到精準的相對位移和速度，利用該速度與GPS在高度上的速度進行預測并給出控制多軸飛行的控制方向和控制量的大小；GPS所提供的高度方向上的速度參考值用于修正加速度傳感器所計算的速度值；

所述位置信息測量模塊：用于實現多旋翼飛行器的自動返回到起飛點功能，通過GPS所提供的經緯度信息、根據三軸加速度傳感器估算出的相對位移以及三維軸向的磁場傳感器給出的三維大地坐標，根據三維軸向的磁場傳感器得到與地球正北方向的夾角，為多旋翼返回提供返回的方位；GPS提供的經緯度信息以及三維軸向的加速度傳感器的相對位移為返回到起飛點提供了飛行路徑和飛行的距離；

所述姿態測量模塊：當飛行器發生傾斜的情況下，姿態測量模塊能夠正確的測量出當前飛行器所處的空間立體三維坐標，并提供數據給脈沖編碼控制模塊進行控制電子調速器及時的修正相應電機的轉速，以此來達到平衡飛行；

所述脈沖編碼控制模塊：根據姿態數據以及陀螺的角速率和加速度傳感器的加速度數據進行智能PID控制；根據飛行器的當前的姿態信息為當前量，以平飛的姿態為目標控制量，根據兩者之間的差值，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的脈沖編碼控制系統，脈沖編碼控制模塊送出對應的PWM波信號給電子調速器控制模塊，電子調速器根據PWM波信號對動力裝置進行實時控制。