專利名稱:一種固定翼無人機(jī)的自主起飛降落系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種固定翼無人機(jī)的自主起飛降落系統(tǒng),其自動化程度高、操控簡單、對操控人員的技能水平要求低、適用于不同重量級別的無人機(jī)、無需地面起飛降落信號導(dǎo)引系統(tǒng)從而成本低廉。其包括地面站硬件設(shè)備和自動駕駛儀；地面站硬件設(shè)備具有地面衛(wèi)星導(dǎo)航基準(zhǔn)站天線并包括地面衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、電源、地面鏈路，電源為地面衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、地面鏈路供電，地面衛(wèi)星導(dǎo)航模塊連接到地面鏈路；自動駕駛儀具有機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航天線并包括依次連接的機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、駕駛儀主板、機(jī)載鏈路，機(jī)載鏈路和地面鏈路通信，駕駛儀主板為機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航模塊供電。
【專利說明】 一種固定翼無人機(jī)的自主起飛降落系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于航空【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地涉及一種固定翼無人機(jī)的自主起飛降落系統(tǒng)，主要用于固定翼無人機(jī)的自主滑跑起飛和自主滑跑降落。

【背景技術(shù)】
[0002]與有人駕駛的飛機(jī)一樣，起飛和降落也是無人機(jī)應(yīng)用中事故和損失的多發(fā)階段。這是因?yàn)闊o人機(jī)在起飛和降落階段的操控難度和復(fù)雜度較大且時(shí)間短，因此起飛和降落階段對操控人員技術(shù)水平要求很高，這導(dǎo)致無人機(jī)使用的門檻較高，限制了無人機(jī)在眾多民用領(lǐng)域的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種固定翼無人機(jī)的自主起飛降落系統(tǒng)，其自動化程度高、操控簡單、對操控人員的技能水平要求低、適用于不同重量級別的無人機(jī)、無需地面起飛降落信號導(dǎo)引系統(tǒng)從而成本低廉。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:這種固定翼無人機(jī)的自主起飛降落系統(tǒng)，其包括地面站硬件設(shè)備和自動駕駛儀；地面站硬件設(shè)備具有地面衛(wèi)星導(dǎo)航基準(zhǔn)站天線并包括地面衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、電源、地面鏈路，電源為地面衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、地面鏈路供電，地面衛(wèi)星導(dǎo)航模塊連接到地面鏈路；自動駕駛儀具有機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航天線并包括依次連接的機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、駕駛儀主板、機(jī)載鏈路，機(jī)載鏈路和地面鏈路通信，駕駛儀主板為機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航模塊供電。
[0005]本實(shí)用新型通過地面衛(wèi)星導(dǎo)航模塊和機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航模塊進(jìn)行無人機(jī)的導(dǎo)航定位，定位信息發(fā)送給駕駛儀主板，地面站硬件設(shè)備提供差分工作模式下差分改正數(shù)，通過地面鏈路上傳至無人機(jī)上，由自動駕駛儀將數(shù)據(jù)解包，將差分改正數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)給機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航模塊，機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航模塊將高精度定位數(shù)據(jù)發(fā)送給駕駛儀主板，從而自動化程度高、操控簡單、對操控人員的技能水平要求低、適用于不同重量級別的無人機(jī)、無需地面起飛降落信號導(dǎo)引系統(tǒng)從而成本低廉。

【附圖說明】

[0006]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的固定翼無人機(jī)的自主起飛降落系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0007]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的固定翼無人機(jī)的自主起飛降落系統(tǒng)的駕駛儀主板的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0008]如圖1所示，這種固定翼無人機(jī)的自主起飛降落系統(tǒng)，其包括地面站硬件設(shè)備和自動駕駛儀；地面站硬件設(shè)備具有地面衛(wèi)星導(dǎo)航基準(zhǔn)站天線并包括地面衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、電源、地面鏈路，電源為地面衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、地面鏈路供電，地面衛(wèi)星導(dǎo)航模塊連接到地面鏈路；自動駕駛儀具有機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航天線并包括依次連接的機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、駕駛儀主板、機(jī)載鏈路，機(jī)載鏈路和地面鏈路通信，駕駛儀主板為機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航模塊供電。
[0009]本實(shí)用新型通過地面衛(wèi)星導(dǎo)航模塊和機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航模塊進(jìn)行無人機(jī)的導(dǎo)航定位，定位信息發(fā)送給駕駛儀主板，地面站硬件設(shè)備提供差分工作模式下差分改正數(shù)，通過地面鏈路上傳至無人機(jī)上，由自動駕駛儀將數(shù)據(jù)解包，將差分改正數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)給機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航模塊，機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航模塊將高精度定位數(shù)據(jù)發(fā)送給駕駛儀主板，從而自動化程度高、操控簡單、對操控人員的技能水平要求低、適用于不同重量級別的無人機(jī)、無需地面起飛降落信號導(dǎo)引系統(tǒng)從而成本低廉。
[0010]此外，機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航模塊和駕駛儀主板通過串口連接，地面衛(wèi)星導(dǎo)航模塊和地面鏈路通過串口連接。這樣能夠保證連接更加可靠，信號傳輸更加穩(wěn)定。
[0011]另外，駕駛儀主板包括處理器、數(shù)字I/O輸入端口、數(shù)字I/O輸出端口、A/D轉(zhuǎn)換器、FLASH、SRAM、三軸陀螺、三軸加速度計(jì)、三軸磁傳感器、動壓傳感器、靜壓傳感器、衛(wèi)星導(dǎo)航串口、調(diào)試下載串口、北斗短報(bào)文串口、鏈路串口、PWM輸入端口、PWM輸出端口，三軸陀螺、三軸加速度計(jì)、三軸磁傳感器、動壓傳感器、靜壓傳感器分別通過A/D轉(zhuǎn)換器與處理器相連，數(shù)字I/O輸入端口、數(shù)字I/O輸出端口、FLASH、SRAM、衛(wèi)星導(dǎo)航串口、調(diào)試下載串口、北斗短報(bào)文串口、鏈路串口、PWM輸入端口、PWM輸出端口分別連接到處理器。在駕駛儀主板上集成了小型駕駛儀通常用到的所有功能器件，是一種高度集成的設(shè)計(jì)，大大簡化了駕駛儀設(shè)備，很好地滿足無人機(jī)對駕駛儀體積小、重量輕、低功耗的要求。
[0012]現(xiàn)在說明駕駛儀主板的主要硬件器件及其主要功能:
[0013]1.PWM輸出端口(PWM舵機(jī)輸出11路，即圖2中的PWM輸出11路)
[0014]I)副翼
[0015]2)升降舵
[0016]3)方向舵
[0017]4)油門
[0018]5)襟翼
[0019]6)前輪
[0020]7)開傘
[0021]8)剎車
[0022]9)左發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道控制
[0023]10)右發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道控制
[0024]11)備用
[0025]2.數(shù)字I/O輸出端口(即圖2中的數(shù)字I/O輸出6路)
[0026]I)發(fā)動機(jī)點(diǎn)火/滅車
[0027]2)切傘
[0028]3)載荷電開關(guān)
[0029]4)全機(jī)舵機(jī)供電控制的通斷
[0030]5)相機(jī)快門
[0031]6)備用
[0032]3.4路AD模擬輸入
[0033]I)缸溫傳感器輸入2路，J型熱電偶，工作電壓:_25mV?+25mV
[0034]2)6S機(jī)載電池組電壓監(jiān)測I路，工作電壓:0V?36V
[0035]3)載荷電池組電壓監(jiān)測I路，工作電壓:0V?36V
[0036]4)備用
[0037]4.PWM輸入端口(遙控器PWM信號輸入11路，即圖2中的PWM輸入11路)
[0038]支持帶SBUS功能的遙控接收機(jī)，能夠滿足以下遙控輸入信號:
[0039]I)副翼
[0040]2)升降
[0041]3)方向
[0042]4)油門
[0043]5)自動/手動切換
[0044]6)前輪
[0045]7)點(diǎn)火/滅車
[0046]8)襟翼
[0047]9)剎車
[0048]10)開傘
[0049]11)切傘
[0050]5.數(shù)字I/O輸入端口(即圖2中的數(shù)字輸入2路)
[0051]I)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速測量輸入信號(硬件改動，軟件不清楚)
[0052]2)采集⑶I轉(zhuǎn)速信息，加濾波電路，濾除毛刺。
[0053]3)備用
[0054]6.RS232串口 4路(即圖2中的衛(wèi)星導(dǎo)航串口、調(diào)試下載串口、北斗短報(bào)文串口、鏈路串口)
[0055]I)與成鏈路通信I路
[0056]2)與駕駛儀內(nèi)部集成差分BDS/GPS接收機(jī)通信I路
[0057]3)與外部鏈路通訊/下載數(shù)據(jù)I路
[0058]4)與北斗短報(bào)文模塊通信I路
[0059]駕駛儀完成的主要功能:
[0060]I)飛行控制，包括手動控制和程序控制
[0061]2)姿態(tài)控制律
[0062]3)飛行航跡控制律
[0063]4)自主起飛降落控制律
[0064]5)飛行管理，包括飛行數(shù)據(jù)管理、應(yīng)急管理、任務(wù)設(shè)備管理
[0065]6)系統(tǒng)自檢測
[0066]另外，機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航模塊是機(jī)載北斗和GPS的雙模差分衛(wèi)星導(dǎo)航模塊。由于這種衛(wèi)星導(dǎo)航模塊同時(shí)支持北斗和GPS雙模工作方式，大大提高了導(dǎo)航定位的可靠性。
[0067]該無人機(jī)自主起飛降落系統(tǒng)應(yīng)用在海鷹航空通用裝備有限責(zé)任公司某型無人機(jī)，實(shí)現(xiàn)了該型無人機(jī)自主滑跑起飛降落功能，提高了無人機(jī)系統(tǒng)的智能性，降低了操作人員使用的難度，有助于推進(jìn)無人機(jī)的市場化應(yīng)用。
[0068]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種固定翼無人機(jī)的自主起飛降落系統(tǒng)，其特征在于:其包括地面站硬件設(shè)備和自動駕駛儀；地面站硬件設(shè)備具有地面衛(wèi)星導(dǎo)航基準(zhǔn)站天線并包括地面衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、電源、地面鏈路，電源為地面衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、地面鏈路供電，地面衛(wèi)星導(dǎo)航模塊連接到地面鏈路；自動駕駛儀具有機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航天線并包括依次連接的機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、駕駛儀主板、機(jī)載鏈路，機(jī)載鏈路和地面鏈路通信，駕駛儀主板為機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航模塊供電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定翼無人機(jī)的自主起飛降落系統(tǒng)，其特征在于:機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航模塊和駕駛儀主板通過串口連接，地面衛(wèi)星導(dǎo)航模塊和地面鏈路通過串口連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固定翼無人機(jī)的自主起飛降落系統(tǒng)，其特征在于:駕駛儀主板包括處理器、數(shù)字I/o輸入端口、數(shù)字I/O輸出端口、A/D轉(zhuǎn)換器、FLASH、SRAM、三軸陀螺、三軸加速度計(jì)、三軸磁傳感器、動壓傳感器、靜壓傳感器、衛(wèi)星導(dǎo)航串口、調(diào)試下載串口、北斗短報(bào)文串口、鏈路串口、PWM輸入端口、PWM輸出端口，三軸陀螺、三軸加速度計(jì)、三軸磁傳感器、動壓傳感器、靜壓傳感器分別通過A/D轉(zhuǎn)換器與處理器相連，數(shù)字I/O輸入端口、數(shù)字I/O輸出端口、FLASH、SRAM、衛(wèi)星導(dǎo)航串口、調(diào)試下載串口、北斗短報(bào)文串口、鏈路串口、PWM輸入端口、PWM輸出端口分別連接到處理器。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的固定翼無人機(jī)的自主起飛降落系統(tǒng)，其特征在于:機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航模塊是機(jī)載北斗和GPS的雙模差分衛(wèi)星導(dǎo)航模塊。
【文檔編號】G05D1-00GK204287959SQ201420650106
【發(fā)明者】胡波, 張明濤, 丁瑞, 于曉江, 丁強(qiáng), 李想, 王樂輝, 辛靜, 崔秀敏, 賀還旺, 趙雲(yún)超 [申請人]海鷹航空通用裝備有限責(zé)任公司