[發明專利]一種模擬四軸飛行器衛星導航定位的方法

有效

• 申請號: 201710568029.3
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107167822B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 費慶;何照江;李保奎;王博;梁建建
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S19/23
• 分類號: G01S19/23
• 代理公司: 11639 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 唐華

本發明公開的一種模擬四軸飛行器衛星導航定位的方法，屬于無人機技術領域。本發明在四軸飛行器位置固定的條件下，通過傳感器采集飛行器的姿態信息和電機轉速，計算出飛行器位移信息，并模擬衛星導航定位信息的位置坐標發送給飛行器，通過地面站模擬飛行器的衛星導航定位信息并獲得模擬飛行軌跡。具有下述優點：(1)無需改變三自由度飛行器姿態模擬平臺結構，實現增加三自由度飛行器姿態模擬平臺在空間位置坐標下的三個自由度模擬與測試；(2)位移數據直接轉換為定位數據發送給飛行器，直接通過地面站讀取四軸飛行器的衛星導航定位信息并顯示，不需單獨設計上位機程序觀察四軸飛行器的衛星導航定位信息或位移信息。(3)成本低廉、使用方便。

技術領域

本發明涉及一種模擬多軸飛行器衛星導航定位的方法，尤其涉及一種模擬四軸飛行器衛星導航定位的方法，屬于無人機技術領域。

背景技術

近十幾年來，隨著復合材料、動力系統、傳感器、尤其是飛行控制等技術的研究進展，無人機得到了迅速的發展，正日益成為人們關注的焦點。無人機具有獨特的飛行性能及使用價值。無人機駕駛儀作為無人機控制的核心部件，在真正應用于無人機之前，不僅僅要經過多次軟件模擬仿真，更需要經過多重嚴格的地面測試，只有通過機載傳感器和執行機構的實際驗證，才能保證無人機的可靠實際飛行。基于以上原因，利用三自由度、六自由度飛行模擬實驗仿真平臺對無人機飛行進行測試是必不可少的，本專利方法要解決的問題就是，消耗較小的硬件軟件成本，將三自由度實驗仿真平臺拓展為六自由度仿真平臺，從而模擬更真實的飛行環境，進而保證先進的無人機控制算法能夠成功應用于無人機控制中。

目前無人機的功能還十分有限，飛行主要由操作手在地面遙控完成，大多還不具備自主飛行能力。無人直升機的自主飛行研究在國際上也是非常前沿的課題。國內的設計方法，多數是通過大量的飛行試驗來調整飛行控制參數，最終找到合適的控制律。但是飛行試驗一旦失敗，無人直升機有墜機的危險，很容易遭到毀滅性的損壞，將造成試驗成本大幅度增加和研制周期的加長。因此，飛行控制實驗平臺成為無人直升機飛行控制系統設計的一個重要步驟。

現有飛行控制系統中大多數飛行器仿真實驗平臺為飛行器姿態模擬三自由度轉臺，比如專利CN 101794524 A：《一種飛行器姿態模擬三自由度電動轉臺》，其三自由度電動轉臺由基座和三個運動框架組成，模擬飛行器的三維姿態運動。這種方法存在的問題是缺少飛行器的在x、y、z軸方向上的位移控制實驗，甚至由于位移數據缺失造成實驗結果與架機實操的不一致，帶來飛行安全等隱患。

由于三自由度實驗平臺的局限性，目前已經有一部分人開始著手研究六自由度實驗平臺，比如專利CN 102180270 A：《一種微小型旋翼飛行器實驗平臺及應用》，實驗臺底座固定在地面上或其他平面上，實驗臺底座與球關節軸承的定子之間連接有六維力傳感器，六維力傳感器通過電纜連接至上位計算機，球關節軸承的轉子與微小型旋翼式飛行器固連，微小型旋翼式飛行器上安裝有機載電路硬件，機載電路硬件采用電纜或無線通信的方式與上位計算機進行實時通訊。這些實驗平臺雖然可以進行六自由度仿真實驗，但其結構與三自由度實驗平臺完全不同，無法簡單的將三自由度實驗平臺改造升級為六自由度實驗平臺，在已經有三自由度實驗平臺時需重新購買六自由度實驗平臺才能進行六自由度實驗仿真，成本昂貴，另外，這些實驗平臺位移數據需要設計單獨的上位機程序進行觀察，進一步提高了成本，也損失了方便性。