多自由度慣性傳感器四軸無人機自主導(dǎo)航飛行控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種多自由度慣性傳感器四軸無人機自主導(dǎo)航飛行控制器。它包括安裝在無人機內(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處理器還與無線數(shù)據(jù)傳輸電臺連接并能夠通過無線數(shù)據(jù)傳輸電臺與地面站控制系統(tǒng)進行無線通訊，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)速器與無人機的電機連接并能夠控制無人機電機的速度。其優(yōu)點是：處理器通過板級總線與慣性導(dǎo)航傳感器、大氣數(shù)據(jù)傳感器集成為一體并能進行交換數(shù)據(jù)；這樣的集成化設(shè)計減少了系統(tǒng)級串行通信、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。
【專利說明】
多自由度慣性傳感器四軸無人機自主導(dǎo)航飛行控制器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種無人機飛行控制器，具體地說是一種多自由度慣性傳感器多自由度慣性傳感器四軸無人機自主導(dǎo)航飛行控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]四旋翼無人飛行器是一種六自由度垂直起降無人飛行器，能夠完成懸停、低速飛行、垂直起降和室內(nèi)飛行等固定翼飛機無法完成的任務(wù)，與傳統(tǒng)意義上的直升機相比，又具有結(jié)構(gòu)和控制簡單，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。近年來，四旋翼無人飛行器以其諸多優(yōu)點在無人偵查、交通管理、森林防火、城市巡邏等領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景，成為國際上的研究熱點，而四旋翼的飛行控制器是四旋翼飛行器設(shè)計中的核心環(huán)節(jié)。目前，大部分研發(fā)的無人飛行控制器都能夠完成無人機的自主飛行和定點懸停等功能，但是還存在以下不足:
[0003](I)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)、飛行控制計算機采用分開、獨立的設(shè)計，各系統(tǒng)之間通過串行數(shù)據(jù)通信來交換數(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。
[0004](2)目前的飛行控制器均采用各獨立的慣性傳感器單元，無法保證傳感器的正交性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問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人機自主導(dǎo)航飛行控制器。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的多自由度慣性傳感器多自由度慣性傳感器四軸無人機自主導(dǎo)航飛行控制器，包括安裝在無人機內(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處理器還與無線數(shù)據(jù)傳輸電臺連接并能夠通過無線數(shù)據(jù)傳輸電臺與地面站控制系統(tǒng)進行無線通訊，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)速器與無人機的電機連接并能夠控制無人機電機的速度。
[0007]所述慣性傳感器包括三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁羅盤以及GPS/北斗接收機。
[0008]所述慣性傳感器為MEMS傳感器。
[0009]本實用新型的優(yōu)點在于:處理器通過板級總線與慣性傳感器、大氣數(shù)據(jù)傳感器集成為一體并能夠進行交換數(shù)據(jù);這樣的集成化設(shè)計減少了系統(tǒng)級串行通信、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。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型多自由度慣性傳感器多自由度慣性傳感器四軸無人機自主導(dǎo)航飛行控制器的原理框圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型的多自由度慣性傳感器四軸無人機自主導(dǎo)航飛行控制器作進一步詳細(xì)說明。
[0012]如圖所示，本實用新型的多自由度慣性傳感器四軸無人機自主導(dǎo)航飛行控制器，包括安裝在無人機內(nèi)的DSP處理器，DSP處理器由電源模塊供電，可直接通過電源模塊完成供電需求，DSP處理器分別通過系統(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，并通過算法解算出實際的飛行位置、高度、速度、姿態(tài)以及角速度，完成對飛行器的位置、高度、速度、姿態(tài)的實時控制;DSP處理器還與無線數(shù)據(jù)傳輸電臺連接并能夠通過無線數(shù)據(jù)傳輸電臺與地面站控制系統(tǒng)進行無線通訊，DSP處理器的信息輸出端連接有電子調(diào)速器，電子調(diào)速器與無人機的電機連接并能夠控制無人機電機的速度;所說的慣性傳感器包括三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁羅盤以及GPS/北斗接收機，所說的慣性傳感器優(yōu)選為MEMS傳感器，由GPS以及氣壓高度計獲得系統(tǒng)三維信息與給定航跡形成位置閉環(huán)控制，計算出給定姿態(tài)，與慣導(dǎo)解算出姿態(tài)形成姿態(tài)閉環(huán)，經(jīng)解耦計算出四個推進系統(tǒng)的推力，給電子調(diào)速器調(diào)節(jié)推進系統(tǒng)的推力，從而控制整個飛機按照給定航跡飛行。
[0013]當(dāng)然本實用新型的多自由度慣性傳感器四軸無人機自主導(dǎo)航飛行控制器還包括用于接收地面發(fā)送的遙控信號的信號接收器，通過本實用新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計，DSP處理器采集陀螺儀、加速度計、磁羅盤、GPS等傳感器的數(shù)據(jù)解算出飛行器的實時位置、速度、姿態(tài)等，并將地面發(fā)送的遙控信號，將其轉(zhuǎn)化成給定的位置/姿態(tài)，飛行器實時數(shù)據(jù)與給定數(shù)據(jù)經(jīng)過飛行控制計算機的控制律進行閉環(huán)控制，計算出輸出量給執(zhí)行機構(gòu)，完成對飛行器的實時控制，并將飛行數(shù)據(jù)實時下傳給地面站系統(tǒng)。
【主權(quán)項】
1.一種多自由度慣性傳感器四軸無人機自主導(dǎo)航飛行控制器，其特征在于:包括安裝在無人機內(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處理器還與無線數(shù)據(jù)傳輸電臺連接并能夠通過無線數(shù)據(jù)傳輸電臺與地面站控制系統(tǒng)進行無線通訊，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)速器與無人機的電機連接并能夠控制無人機電機的速度。2.按照權(quán)利要求1所述的多自由度慣性傳感器四軸無人機自主導(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、三軸磁羅盤以及GPS/北斗接收機。3.按照權(quán)利要求1所述的多自由度慣性傳感器四軸無人機自主導(dǎo)航飛行控制器，其特征在于:所述慣性傳感器為MEMS傳感器。
【文檔編號】G05D1/08GK205485626SQ201521141578
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年12月31日
【發(fā)明人】劉品
【申請人】江蘇首控制造技術(shù)有限公司