[發(fā)明專利]一種旋翼無人機(jī)自動(dòng)校正導(dǎo)航控制系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811376650.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN109343558A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李菁澄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李菁澄
• 主分類號(hào): G05D1/08
• 分類號(hào): G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 湯磊

1.一種旋翼無人機(jī)自動(dòng)校正導(dǎo)航控制系統(tǒng)，其特征在于：包括信號(hào)傳輸模塊(1)、自動(dòng)導(dǎo)航模塊(2)、姿態(tài)控制模塊(3)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(4)，所述信號(hào)傳輸模塊(1)連接所述自動(dòng)導(dǎo)航模塊(2)，所述自動(dòng)導(dǎo)航模塊(2)連接所述姿態(tài)控制模塊(3)，所述姿態(tài)控制模塊(3)連接所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(4)，所述自動(dòng)導(dǎo)航模塊(2)根據(jù)所述信號(hào)傳輸模塊(1)的信號(hào)指令進(jìn)行導(dǎo)航姿態(tài)估算，所述姿態(tài)控制模塊(3)根據(jù)該姿態(tài)估算結(jié)果控制所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(4)驅(qū)動(dòng)各旋翼完成指令動(dòng)作，

所述自動(dòng)導(dǎo)航模塊(2)包括慣性測(cè)量單元(21)、延遲驗(yàn)證單元(22)、自動(dòng)校正單元(23)、姿態(tài)估算單元(24)，所述慣性測(cè)量單元(21)連接所述姿態(tài)估算單元(24)，所述姿態(tài)估算單元(24)連接所述延遲驗(yàn)證單元(22)，所述延遲驗(yàn)證單元(22)連接所述自動(dòng)校正單元(23)，所述自動(dòng)校正單元(23)連接所述慣性測(cè)量單元(21)，

所述慣性測(cè)量單元(21)固聯(lián)集成有三軸陀螺儀(211)、三軸加速度計(jì)(212)以檢測(cè)角速度數(shù)據(jù)、加速度數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳遞至所述姿態(tài)估算單元(24)，

所述姿態(tài)估算單元(24)對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行解算處理，并估算得到t秒后的飛行姿態(tài)、位置、高度數(shù)據(jù)，同時(shí)將該估算數(shù)據(jù)傳遞至所述延遲驗(yàn)證單元(22)，

所述延遲驗(yàn)證單元(22)包括全球定位系統(tǒng)GNSS(221)、空速計(jì)TAS(222)、磁力計(jì)COMPASS(223)、氣壓計(jì)Baro(224)，所述延遲驗(yàn)證單元(22)對(duì)t秒后的實(shí)際位置、高度、速度數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果與所述姿態(tài)估算單元(24)在t秒前傳遞來的估算數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)驗(yàn)證，然后將比對(duì)結(jié)果傳遞給所述自動(dòng)校正單元(23)，

所述自動(dòng)校正單元(23)根據(jù)比對(duì)結(jié)果將校正指令傳遞給所述慣性測(cè)量單元(21)，當(dāng)比對(duì)結(jié)果在設(shè)計(jì)的誤差范圍內(nèi)，校正指令為無動(dòng)作，當(dāng)比對(duì)結(jié)果超出設(shè)計(jì)的誤差范圍外，所述慣性測(cè)量單元(21)根據(jù)校正指令自動(dòng)重設(shè)基準(zhǔn)，并重新檢測(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋翼無人機(jī)自動(dòng)校正導(dǎo)航控制系統(tǒng)，其特征在于：所述設(shè)計(jì)的誤差范圍為各旋翼姿態(tài)角度偏差±1°；位置偏差Φ2cm；高度偏差3cm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋翼無人機(jī)自動(dòng)校正導(dǎo)航控制系統(tǒng)，其特征在于：所述慣性測(cè)量單元(21)采用MPU6000元件。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋翼無人機(jī)自動(dòng)校正導(dǎo)航控制系統(tǒng)，其特征在于：所述磁力計(jì)COMPASS(223)采用LSM303D元件，所述氣壓計(jì)Baro(224)采用MS5611元件，所述全球定位系統(tǒng)GNSS(221)采用NEO-M8N元件，所述空速計(jì)TAS(222)采用MPXV7002元件。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋翼無人機(jī)自動(dòng)校正導(dǎo)航控制系統(tǒng)，其特征在于：所述姿態(tài)估算單元(24)采用基于EKF算法構(gòu)建的直接法與間接法相結(jié)合的組合導(dǎo)航模型。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋翼無人機(jī)自動(dòng)校正導(dǎo)航控制系統(tǒng)，其特征在于：所述姿態(tài)控制模塊(3)包括姿態(tài)控制器(31)、速度控制器(32)、位置控制器(33)、高度控制器(34)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋翼無人機(jī)自動(dòng)校正導(dǎo)航控制系統(tǒng)，其特征在于：還包括自動(dòng)防撞模塊(5)，所述自動(dòng)防撞模塊(5)的輸入端與所述自動(dòng)導(dǎo)航模塊(2)連接、輸出端連接所述姿態(tài)控制模塊(3)，所述自動(dòng)防撞模塊(5)包括超聲波測(cè)距裝置(51)、減速懸停裝置(52)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種旋翼無人機(jī)自動(dòng)校正導(dǎo)航控制系統(tǒng)，其特征在于：所述超聲波測(cè)距裝置(51)采用HC-SR04超聲波傳感器。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種旋翼無人機(jī)自動(dòng)校正導(dǎo)航控制系統(tǒng)，其特征在于：所述減速懸停裝置(52)采用光流傳感器。