多自由度慣性傳感器四軸無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航飛行控制器的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】多自由度慣性傳感器四軸無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航飛行控制器
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種無(wú)人機(jī)飛行控制器，具體地說(shuō)是一種多自由度慣性傳感器多自由度慣性傳感器四軸無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航飛行控制器。
【背景技術(shù)】
[0003]四旋翼無(wú)人飛行器是一種六自由度垂直起降無(wú)人飛行器，能夠完成懸停、低速飛行、垂直起降和室內(nèi)飛行等固定翼飛機(jī)無(wú)法完成的任務(wù)，與傳統(tǒng)意義上的直升機(jī)相比，又具有結(jié)構(gòu)和控制簡(jiǎn)單，制造精度要求較低、穩(wěn)定性好、較弱的陀螺效應(yīng)等優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，四旋翼無(wú)人飛行器以其諸多優(yōu)點(diǎn)在無(wú)人偵查、交通管理、森林防火、城市巡邏等領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景，成為國(guó)際上的研究熱點(diǎn)，而四旋翼的飛行控制器是四旋翼飛行器設(shè)計(jì)中的核心環(huán)節(jié)。目前，大部分研發(fā)的無(wú)人飛行控制器都能夠完成無(wú)人機(jī)的自主飛行和定點(diǎn)懸停等功能，但是還存在以下不足:
(1)目前的飛行控制系統(tǒng)的架構(gòu)是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)、飛行控制計(jì)算機(jī)采用分開(kāi)、獨(dú)立的設(shè)計(jì)，各系統(tǒng)之間通過(guò)串行數(shù)據(jù)通信來(lái)交換數(shù)據(jù)，造成成本高、重量重、體積大、集成度低和可靠性低的特點(diǎn)。
[0004](2)目前的飛行控制器均采用各獨(dú)立的慣性傳感器單元，無(wú)法保證傳感器的正交性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種體積小，重量輕，功耗低，CPU處理速度快，集成度高、穩(wěn)定性好的多自由度慣性傳感器四軸無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航飛行控制器。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的多自由度慣性傳感器多自由度慣性傳感器四軸無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航飛行控制器，包括安裝在無(wú)人機(jī)內(nèi)的DSP處理器，DSP處理器由電源模塊供電，DSP處理器分別通過(guò)系統(tǒng)總線直接連接慣性傳感器和氣壓高度傳感器并將慣性傳感器和氣壓高度傳感器集成為一體，DSP處理器還與無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)連接并能夠通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)與地面站控制系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)線通訊，DSP處理器的信息輸出端連接有電子調(diào)速器，所述電子調(diào)速器與無(wú)人機(jī)的電機(jī)連接并能夠控制無(wú)人機(jī)電機(jī)的速度。
[0007]所述慣性傳感器包括三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)以及GPS/北斗接收機(jī)。
[0008]所述慣性傳感器為MEMS傳感器。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:處理器通過(guò)板級(jí)總線與慣性傳感器、大氣數(shù)據(jù)傳感器集成為一體并能夠進(jìn)行交換數(shù)據(jù);這樣的集成化設(shè)計(jì)減少了系統(tǒng)級(jí)串行通信、提高了慣性數(shù)據(jù)更新速率，增加了系統(tǒng)的可靠性，降低了成本、體積、重量及功耗。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明多自由度慣性傳感器多自由度慣性傳感器四軸無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航飛行控制器的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的多自由度慣性傳感器四軸無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航飛行控制器作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0012]如圖所示，本發(fā)明的多自由度慣性傳感器四軸無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航飛行控制器，包括安裝在無(wú)人機(jī)內(nèi)的DSP處理器，DSP處理器由電源模塊供電，可直接通過(guò)電源模塊完成供電需求，DSP處理器分別通過(guò)系統(tǒng)總線直接連接慣性傳感器和氣壓高度傳感器并將慣性傳感器和氣壓高度傳感器集成為一體，DSP處理器能夠完成對(duì)慣性導(dǎo)航傳感器、氣壓高度傳感器、GPS定位模塊的數(shù)據(jù)采集與處理，并通過(guò)算法解算出實(shí)際的飛行位置、高度、速度、姿態(tài)以及角速度，完成對(duì)飛行器的位置、高度、速度、姿態(tài)的實(shí)時(shí)控制;DSP處理器還與無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)連接并能夠通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)與地面站控制系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)線通訊，DSP處理器的信息輸出端連接有電子調(diào)速器，電子調(diào)速器與無(wú)人機(jī)的電機(jī)連接并能夠控制無(wú)人機(jī)電機(jī)的速度;所說(shuō)的慣性傳感器包括三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)以及GPS/北斗接收機(jī)，所說(shuō)的慣性傳感器優(yōu)選為MEMS傳感器，由GPS以及氣壓高度計(jì)獲得系統(tǒng)三維信息與給定航跡形成位置閉環(huán)控制，計(jì)算出給定姿態(tài)，與慣導(dǎo)解算出姿態(tài)形成姿態(tài)閉環(huán)，經(jīng)解耦計(jì)算出四個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)的推力，給電子調(diào)速器調(diào)節(jié)推進(jìn)系統(tǒng)的推力，從而控制整個(gè)飛機(jī)按照給定航跡飛行。
[0013]當(dāng)然本發(fā)明的多自由度慣性傳感器四軸無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航飛行控制器還包括用于接收地面發(fā)送的遙控信號(hào)的信號(hào)接收器，通過(guò)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，DSP處理器采集陀螺儀、加速度計(jì)、磁羅盤(pán)、GPS等傳感器的數(shù)據(jù)解算出飛行器的實(shí)時(shí)位置、速度、姿態(tài)等，并將地面發(fā)送的遙控信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化成給定的位置/姿態(tài)，飛行器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與給定數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)飛行控制計(jì)算機(jī)的控制律進(jìn)行閉環(huán)控制，計(jì)算出輸出量給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成對(duì)飛行器的實(shí)時(shí)控制，并將飛行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)下傳給地面站系統(tǒng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多自由度慣性傳感器四軸無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航飛行控制器，其特征在于:包括安裝在無(wú)人機(jī)內(nèi)的DSP處理器，所述DSP處理器由電源模塊供電，所述DSP處理器分別通過(guò)系統(tǒng)總線直接連接慣性傳感器和氣壓高度傳感器并將慣性傳感器和氣壓高度傳感器集成為一體，所述DSP處理器還與無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)連接并能夠通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)與地面站控制系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)線通訊，所述DSP處理器的信息輸出端連接有電子調(diào)速器，所述電子調(diào)速器與無(wú)人機(jī)的電機(jī)連接并能夠控制無(wú)人機(jī)電機(jī)的速度。2.按照權(quán)利要求1所述的多自由度慣性傳感器四軸無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航飛行控制器，其特征在于:所述慣性傳感器包括三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)以及GPS/北斗接收機(jī)。3.按照權(quán)利要求1所述的多自由度慣性傳感器四軸無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航飛行控制器，其特征在于:所述慣性傳感器為MEMS傳感器。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種多自由度慣性傳感器四軸無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航飛行控制器。它包括安裝在無(wú)人機(jī)內(nèi)的DSP處理器，DSP處理器由電源模塊供電，？DSP處理器分別通過(guò)系統(tǒng)總線直接連接慣性傳感器和氣壓高度傳感器并將慣性傳感器和氣壓高度傳感器集成為一體，DSP處理器還與無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)連接并能夠通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)與地面站控制系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)線通訊，DSP處理器的信息輸出端連接有電子調(diào)速器，所述電子調(diào)速器與無(wú)人機(jī)的電機(jī)連接并能夠控制無(wú)人機(jī)電機(jī)的速度。其優(yōu)點(diǎn)是：處理器通過(guò)板級(jí)總線與慣性導(dǎo)航傳感器、大氣數(shù)據(jù)傳感器集成為一體并能進(jìn)行交換數(shù)據(jù)；這樣的集成化設(shè)計(jì)減少了系統(tǒng)級(jí)串行通信、提高了慣性數(shù)據(jù)更新速率，增加了系統(tǒng)的可靠性，降低了成本、體積、重量及功耗。
【IPC分類(lèi)】G05D1/10, G05D1/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105468010
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511028738
【發(fā)明人】劉品
【申請(qǐng)人】江蘇首控制造技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年12月31日