[發(fā)明專利]四旋翼無人機(jī)飛行系統(tǒng)及其方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811343658.7
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109515699A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王青
• 申請（專利權(quán)）人: 南通理工學(xué)院
• 主分類號: B64C27/08
• 分類號: B64C27/08;B64D27/24;B64D31/00;G05D1/10
• 代理公司: 蘇州華博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32232
• 代理人: 孫兵

1.四旋翼無人機(jī)飛行系統(tǒng)，包括：機(jī)體、設(shè)置于所述機(jī)體上的槳葉以及用于提供電能的電源組件，其特征在于，還包括：

導(dǎo)航組件，分別與飛控組件和測距組件電連接，所述導(dǎo)航組件用于輸出模擬遙控器信號給所述飛控組件，從而控制所述機(jī)體飛行；

測距組件，用于采集所述機(jī)體的高度數(shù)據(jù)；

傳感器組件，用于對所述機(jī)體自身情況和/或周圍環(huán)境情況進(jìn)行采集，并發(fā)送給所述飛控組件；

動(dòng)力組件，用于為所述機(jī)體提供動(dòng)力源；

飛控組件，分別與所述導(dǎo)航組件、傳感器組件、動(dòng)力組件電連接，所述飛控組件用于控制所述機(jī)體飛行。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四旋翼無人機(jī)飛行系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)航組件包括：主控芯片RX23T，且主控芯片RX23T可通過設(shè)置MTU實(shí)現(xiàn)4路PWM輸出用于模擬遙控器信號控制所述飛控組件飛行，具體分別為：油門PWM信號、偏航PWM信號、前后PWM信號以及左右PWM信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四旋翼無人機(jī)飛行系統(tǒng)，其特征在于，所述油門PWM信號、偏航PWM信號、前后PWM信號以及左右PWM信號其中一種或多種為：頻率為a Hz、占空比為n1％-n2％之間變化的波形，其中a、n1、n2為自然數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四旋翼無人機(jī)飛行系統(tǒng)，其特征在于，所述飛控組件包括：單片機(jī)STM32、六軸傳感器MPU6050和磁力計(jì)AK8975，且所述六軸傳感器MPU6050內(nèi)部集成了三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四旋翼無人機(jī)飛行系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)力組件包括：四個(gè)呈X形交叉分布的無刷電機(jī)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四旋翼無人機(jī)飛行系統(tǒng)，其特征在于，按照順時(shí)針方向，所述四個(gè)無刷電機(jī)依次為：第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)以及第四電機(jī)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四旋翼無人機(jī)飛行系統(tǒng)，其特征在于，所述測距組件為超聲波傳感器US020。

8.四旋翼無人機(jī)飛行方法，其特征在于，利用如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的四旋翼無人機(jī)飛行系統(tǒng)進(jìn)行飛行，具體包括以下步驟：

1)無人機(jī)準(zhǔn)備起飛，按下啟動(dòng)按鈕；

2)導(dǎo)航組件輸出模擬遙控器信號給飛控組件，飛控組件解鎖；

3)導(dǎo)航組件控制飛控組件運(yùn)行；

4)飛控組件控制動(dòng)力組件提供動(dòng)力源；

5)飛控組件控制傳感器組件采集信息；

6)測距組件不斷采集高度數(shù)據(jù)，定高控制算法采用位置式PID控制，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波，取多次的平均值，根據(jù)高度值判斷所述機(jī)體是否到達(dá)設(shè)定高度；

7)到達(dá)設(shè)定高度后，機(jī)體自主懸停；

8)完成預(yù)設(shè)懸停任務(wù)后開始降落，機(jī)體平穩(wěn)降落，動(dòng)力組件停止運(yùn)作。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的四旋翼無人機(jī)飛行方法，其特征在于，在所述步驟6)中，所述測距組件不斷采集高度數(shù)據(jù)，定高控制算法采用位置式PID控制，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波，取3～5次的平均值，根據(jù)高度值判斷所述機(jī)體是否到達(dá)設(shè)定高度。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的四旋翼無人機(jī)飛行方法，其特征在于，所述動(dòng)力組件包括：四個(gè)呈X形交叉分布的無刷電機(jī)；按照順時(shí)針方向，所述四個(gè)無刷電機(jī)依次為：第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)以及第四電機(jī)；所述動(dòng)力組件的運(yùn)動(dòng)方式如下：

所述機(jī)體上升過程時(shí)，所述第一電機(jī)與第三電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)反槳產(chǎn)生升力，所述第二電機(jī)與第四電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)正槳產(chǎn)生升力；

所述機(jī)體升空后，4個(gè)所述無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速同時(shí)增大，所述機(jī)體向上運(yùn)動(dòng)；

4個(gè)所述無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速同時(shí)減小，所述機(jī)體向下運(yùn)動(dòng)；

所述第二電機(jī)和第三電機(jī)的轉(zhuǎn)速同時(shí)增大，所述機(jī)體向前運(yùn)動(dòng)；

所述第二電機(jī)和第三電機(jī)的轉(zhuǎn)速同時(shí)減小，所述機(jī)體向后運(yùn)動(dòng)；

所述第一電機(jī)和第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速同時(shí)減小，同時(shí)所述第三電機(jī)和第四電機(jī)的轉(zhuǎn)速增大，所述機(jī)體向左方向運(yùn)動(dòng)；

所述第一電機(jī)和第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速同時(shí)增大，同時(shí)所述第三電機(jī)和第四電機(jī)的轉(zhuǎn)速減小，所述機(jī)體向右方向運(yùn)動(dòng)；

對角的所述第一電機(jī)和第三電機(jī)的轉(zhuǎn)速增大，同時(shí)另一組對角的所述第二電機(jī)和第四電機(jī)轉(zhuǎn)速減小，所述機(jī)體順時(shí)針偏航；

對角的所述第一電機(jī)和第三電機(jī)的轉(zhuǎn)速減小，同時(shí)另一組對角的所述第二電機(jī)和第四電機(jī)轉(zhuǎn)速增大，所述機(jī)體逆時(shí)針偏航。