專利名稱：雙接收機并行動力學(xué)參數(shù)模型辨識系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是用于無人機動力學(xué)模型辨識的數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)，能夠高度同步、準確地采 集無人機參數(shù)模型辨識過程中的控制指令和動力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)。主要應(yīng)用在航空航天、無人 機、機器人辨識建模等技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在無人機或其他復(fù)雜系統(tǒng)的辨識實驗中，需要高度實時地讀取遙控器指令，并與 無人機的動力學(xué)響應(yīng)實時對應(yīng)。傳統(tǒng)的遙控指令讀取方法是利于數(shù)據(jù)線將遙控發(fā)射機連接到地面站，通過地面 站直接采集遙控器內(nèi)部的指令信號并解碼得到遙控指令。由于遙控器內(nèi)部的指令信號是在 遙控指令的發(fā)射之前采集的，而實際的遙控器指令還需經(jīng)過編碼、發(fā)射、接收、解碼、各通道 PWM(Pulseffidth Modulation)波生成等環(huán)節(jié)，才能從遙控接收機輸出到飛行控制計算機。 隨后，飛行控制計算機還需對遙控接收機的輸出信號進行檢測和量化，然后才能發(fā)送給無 人機的舵機，以控制無人機的飛行。因此，如果從遙控發(fā)射機內(nèi)部直接讀取信號，那么得到的遙控指令與無人機飛行 控制計算機實際得到的遙控指令存在時間偏差和量化誤差。此外，由于采用數(shù)據(jù)線連接遙 控器和地面站，所以無人機操作員必須在離地面站有限的半徑(數(shù)據(jù)線長度)內(nèi)工作。這 在無人機調(diào)試和飛行實驗中是非常不便的。本發(fā)明通過采用相同的遙控接收機和飛行控制計算機組成指令采樣系統(tǒng)，可以保 證地面站讀取的遙控指令與舵機接收的遙控指令完全同步，并與無人機的動力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù) 完全對應(yīng)。由此可以保證在辨識實驗中指令與響應(yīng)數(shù)據(jù)采樣中的高度同步性，進而獲得真 實、準確、實時的模型辨識原始數(shù)據(jù)。此外，由于采用了雙接收機的方法，地面站通過遙控接 收機的無線連接，而不是數(shù)據(jù)線的有線連接讀取遙控指令。因此，無人機操作員的活動范圍 不再受數(shù)據(jù)線長度的限制，從而可以方便地調(diào)試無人機和開展飛行實驗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠無人機參數(shù)模型辨識過程中，高度同步、準確地 采集的控制指令和動力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)的無人機參數(shù)模型辨識的數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)。本發(fā)明的特征在于，含有2個遙控接收機，2臺飛行控制計算機，2個數(shù)據(jù)電臺、1 臺地面站和1臺遙控發(fā)射機，其中無人機和地面站各采用1個完全相同的遙控接收機和1個完全相同的飛行控制計 算機；無人機的遙控接收機和飛行控制計算機在接收遙控發(fā)射機指令信號、完成遙控飛行 的同時，通過數(shù)據(jù)電臺將無人機的動力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)經(jīng)過發(fā)送給地面站；地面站的遙控接收 機和飛行控制計算機用于接收并量化遙控發(fā)射機的指令信號；地面站將無人機飛行控制計 算機發(fā)回的動力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)和地面站飛行控制計算機傳送的遙控指令同步記錄下來，作為 無人機動力學(xué)模型辨識的原始樣本數(shù)據(jù)。
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本發(fā)明的優(yōu)點在于組成簡單、易于實施、高度實時?？梢员ＷC地面站讀取的遙控 指令與舵機接收到的遙控指令完全同步，故可以在辨識實驗中保證指令與響應(yīng)數(shù)據(jù)采樣中 的高度同步性，進而獲得真實、準確、實時的參數(shù)辨識原始數(shù)據(jù)。此外，由于采用了雙接收機 的方法，地面站通過遙控接收機的無線連接，而不是數(shù)據(jù)線的有線連接讀取遙控指令。因 此，無人機操作員的活動范圍不再受數(shù)據(jù)線長度的限制，從而可以方便地調(diào)試無人機和開 展飛行實驗。


圖1是雙接收機并行動力學(xué)參數(shù)模型辨識系統(tǒng)的原理圖。圖中1.無人機遙控接收機，2.地面站遙控接收機，3.無人機數(shù)據(jù)電臺，4.地面站 數(shù)據(jù)電臺，5.無人機飛行控制計算機，6.地面站飛行控制計算機，7.地面站，8.遙控發(fā)射 機。
具體實施例方式在圖1中，無人機操作員通過遙控發(fā)射機(8)向無人機發(fā)送遙控指令信號，以操縱 無人機的飛行；遙控發(fā)射機(8)以廣播的方式，將遙控指令同時發(fā)送到無人機遙控接收機 (1)和地面站遙控接收機(2)；無人機遙控接收機(1)和地面站遙控接收機(2)同步接收遙 控發(fā)射機(8)的指令信號；無人機飛行控制計算機(5)和地面站飛行控制計算機(6)同步 運行相同時間周期的指令；無人機飛行控制計算機(5)和地面站飛行控制計算機(6)同步 地采集并量化遙控發(fā)射機(8)的指令信號；地面站飛行控制計算機(6)向地面站(7)發(fā)送 遙控發(fā)射機(8)的指令數(shù)據(jù)；無人機飛行控制計算機(5)通過無人機數(shù)據(jù)電臺(3)和地面 站數(shù)據(jù)電臺⑷向地面站(7)發(fā)送無人機的動力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)；地面站(7)將遙控指令和無 人機的動力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)同步地記錄下來，得到無人機動力學(xué)響應(yīng)的原始數(shù)據(jù)，以用于飛行 實驗之后的動力學(xué)模型辨識。地面站飛行控制機(6)以無線連接的方式，通過地面站遙控接收機(2)讀取遙控 發(fā)射機(8)的指令信號。因此，手持遙控發(fā)射機(8)的無人機操作員的活動范圍不受數(shù)據(jù) 線長度的限制。
權(quán)利要求
雙接收機并行動力學(xué)參數(shù)模型辨識系統(tǒng)，其特征在于，含有2個遙控接收機，2臺飛行控制計算機，2個數(shù)據(jù)電臺、1臺地面站和1臺遙控發(fā)射機，其中無人機和地面站各采用1個完全相同的遙控接收機和1個完全相同的飛行控制計算機；遙控發(fā)射機以廣播的方式，將遙控指令同時發(fā)送到無人機遙控接收機和地面站遙控接收機；無人機的遙控接收機和飛行控制計算機在接收遙控發(fā)射機指令信號、完成遙控飛行的同時，通過數(shù)據(jù)電臺將無人機的動力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)經(jīng)過發(fā)送給地面站；地面站的遙控接收機和飛行控制計算機用于接收并量化遙控發(fā)射機的指令信號；地面站將無人機飛行控制計算機發(fā)回的動力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)和地面站飛行控制計算機傳送的遙控指令同步記錄下來，作為無人機動力學(xué)模型辨識的原始樣本數(shù)據(jù)。
全文摘要
雙接收機并行動力學(xué)參數(shù)模型辨識系統(tǒng)屬于無人機建模技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，含有遙控接收機，飛行控制計算機，數(shù)據(jù)電臺、地面站和遙控發(fā)射機，其中無人機和地面站采用完全相同的遙控接收機和飛行控制計算機，同時接收遙控發(fā)射機的指令信號并采樣；無人機飛行控制計算機在完成遙控飛行的同時，通過數(shù)據(jù)電臺將無人機的動力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送給地面站；地面站同時記錄無人機的動力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)和地面站檢測到的遙控指令信號，作為動力學(xué)模型辨識的原始樣本數(shù)據(jù)。本發(fā)明可以在無人機辨識實驗中獲得高度同步、真實和準確的實驗數(shù)據(jù)，并使操作員的活動范圍不受數(shù)據(jù)線長度的限制，從而可以方便地開展無人機飛行實驗。
文檔編號G08C17/02GK101976498SQ20101050344
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者朱紀洪, 王冠林 申請人:清華大學(xué)