一种翼伞无人机飞行控制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种翼伞无人机飞行控制器，包括数据采集模块、飞控导航计算机、执行机构和地面站模块；本实用新型专利技术的目的是提供翼伞的自主智能化飞行控制，针对当前翼伞控制器的特点和翼伞无人机的工作要求，该飞行控制器操纵翼伞无人机系统按照既定的航线飞行，执行类似侦察、通信中继、森林防火等常规无人机的任务，使翼伞像无人机一样工作。本实用新型专利技术拓展了翼伞的使用范围。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种翼伞无人机飞行控制器，包括数据采集模块、飞控导航计算机、执行机构和地面站模块；本技术的目的是提供翼伞的自主智能化飞行控制，针对当前翼伞控制器的特点和翼伞无人机的工作要求，该飞行控制器操纵翼伞无人机系统按照既定的航线飞行，执行类似侦察、通信中继、森林防火等常规无人机的任务，使翼伞像无人机一样工作。本技术拓展了翼伞的使用范围。【专利说明】一种翼伞无人机飞行控制器
本技术涉及翼伞无人机飞行控制
，尤其涉及一种可在线编辑航点，具备超视距飞行能力的翼伞无人机飞行控制器。
技术介绍
翼伞是一种具有高滑翔性能的可展式气动力飞行器，其翼型前缘开口，在前进飞行中形成“冲压空气”维持翼型和机翼形状，实现飞行能力，它除具有一般降落伞减速和稳定的功能外，还可通过操纵实现航迹控制。一般来说，翼伞通常用于物资精确定点空投，重要载荷回收等由降落伞延伸的工作场合，现在由于技术的发展和科技的进步，逐渐出现各种以翼伞为主要升力面的飞行器，包括本专利涉及的翼伞无人机。翼伞无人机是由翼伞提供升力的无人机。翼伞搭载无人机机体，由无人机机体搭载载荷执行相关任务，同时由无人机机体为翼伞提供操纵力，保证翼伞-无人机系统按照预定航迹飞行。这是一种可精确控制航迹同时可搭载大质量载荷的飞行器，其市场前景广阔。飞行控制器是翼伞无人机的核心模块，其保证无人机按照任务要求飞行，其性能的优劣对无人机系统的整体性能有很重要的影响。一般来说包含传感器模块，控制算法模块和执行模块;还包括机载电气、载荷控制、能源监控、数据记录等功能，对机上的数据和信息流进行综合的管理，将机体上能控制的电气部件进行整合，实现对飞机的综合控制。由于翼伞主要用于空投、回收任务，当前的翼伞飞行控制器也限制在这些任务范围内，比如带有“径向归航”与“带盲角归航”的方法、双GPS定位、迎风降落等功能的控制器，都为了保证落点精度。而这样的控制器不能执行无人机相关的任务，如侦察，通信中继，森林防火等。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种翼伞无人机飞行控制器，可以操纵翼伞无人机系统按照既定的航线飞行，执行类似侦察、通信中继、森林防火等常规无人机的任务，使翼伞像无人机一样工作。本技术采用下述技术方案:—种翼伞无人机飞行控制器，包括数据采集模块和用于对数据采集模块采集的数据进行分析处理以及发送控制指令的飞控导航计算机;所述的飞控导航计算机包括惯性解算处理器、数据输入输出处理器和逻辑处理器，所述的逻辑处理器包括有导航控制器和增稳控制器；用于执行飞控导航计算机发出的控制指令，并控制翼伞无人机飞行状态进行变化的执行机构；地面站模块:所述的地面站模块包括用于保证数据通信可靠性的地面测控链路通信模块、用于将翼伞无人机的位置和飞行姿态等数据进行显示的数据显示模块和对翼伞无人机进行任务规划和遥控动作进行控制的地面站，所述地面站通过地面测控链路通信模块与飞控导航计算机相连接；所述的数据采集模块的输出端通过模数转换模块连接飞控导航计算机的输入端，飞控导航计算机的输出端连接执行机构的控制器信号输入端。所述的数据采集模块由设在在无人机上的导航传感器、三轴加速度、三轴陀螺仪、三轴磁力机、温度传感器和气压高度计组成的传感器组构成。所述的数据输入输出处理器用于采集翼伞的三轴姿态信息、位置信息、三轴线速度信息、三轴角速率信息、三轴加速度信息、三轴风速信息以及高度信息，并发送上述信息到逻辑处理器。所述的执行机构包括左操纵绳、右操纵绳、后缘加速绳、后缘操纵绳、伺服舵机、带动传动机构的舵机和翼伞操控模块;所述的翼伞操控模块用于操纵左右操纵绳实现翼伞左右拐弯与速度控制;操纵后缘加速绳改变迎角实现速度控制;操纵后缘操纵绳实现升阻比控制。所述的地面站包括人机交互模块和数据上传模块，其中人机交互模块将操作人员的意图转化为数据信息，交给翼伞无人机执行;数据上传模块是将操作人员指令交给数据通信模块，数据上传模块是与数据通信的接口。所述的增稳控制器输入端连接GPS/北斗卫星的信号输出端，用于接收其速度输出作为反馈信号对航向进行速率闭环反馈控制，从而实现增加控制系统的控制阻尼，达到增加控制系统的控制稳定性目的。本技术通过设置传感器组、飞控导航及任务计算机、执行机构、飞行控制算法、地面测控链路通信模块和地面站模块，通过系统SHAPE\* MERGEF0RMAT提供数据采集，翼伞操控，从而实现航迹控制、自主降落、数据传输和地面控制等功能，实现飞行控制器操纵翼伞无人机系统按照既定的航线飞行，执行类似侦察、通信中继、森林防火等常规无人机的任务，使翼伞像无人机一样工作。本技术拓展了翼伞的使用范围。【附图说明】图1为本技术的原理框图。【具体实施方式】如图1所示，一种翼伞无人机飞行控制器，包括数据采集模块和用于对数据采集模块采集的数据进行分析处理以及发送控制指令的飞控导航计算机;所述的飞控导航计算机包括惯性解算处理器、数据输入输出处理器和逻辑处理器:飞行控制计算机是飞行控制系统的核心，飞控计算机拟采用基于总线的体系结构，以高性能数字信号处理器为核心，采用余度设计，以保证飞行控制及任务管理的实时性，以保证飞行过程的可靠性。本申请中飞控计算机的软硬件设计采用开放式控制结构:基于嵌入式系统的开放式控制平台技术除了系统的基本组成模块与集中式控制系统相同外，在结构上与传统控制系统大不一样。开放式控制平台的各控制单元在物理位置上可与测量变送单元和操作执行单元合为一体，故可在现场构成完整的基本控制系统。此外，开放式控制平台是基于嵌入式操作系统，同时在操作系统之上又设计有一层操作系统扩展或者为中间件，将应用程序接口与操作系统隔离，使得这种平台具备真正的开放式结构，从而适合多类型的硬件和软件-ψI 口 ο本技术中无人翼伞的飞行控制回路由内到外依次为:阻尼增稳控制回路、航迹控制与航迹规划回路。其中增稳控制采用GPS/北斗的速度输出作为反馈信号对航向进行速率闭环反馈控制，增加控制系统的控制阻尼，达到增加控制系统的控制稳定性目的。采用此控制回路，翼伞可以在地面操纵手的操纵控制下完成翼伞全手动操纵飞行。增稳控制指令来源分两模块，一模块是导航控制器的指令，包括航线航点信息、任务命令、载荷命令等;另一模块是遥控设备的指令，包括遥控器的各种动作。其中前者是本技术的主要工作模式，地面操作人员通过简单的操作就能将自己的意图实现。而后者用于特殊情况需要人工干预飞行时使用。增稳控制回路可以使无人翼伞的飞行稳定性、可操纵性等得到较大的改善。导航算法采用侧偏距加航向角作为无人机的偏航角指令对无人机位置进行修正。航线依据控制指令自动生成，航线规划信息由地面站模块上传。本技术所述的通信模块的模式采用分层架构，在软件结构上，数据通信和数据处理分为两个层次，各信道的通信都在数据通信层完成，而数据处理层完成下层上传数据的解读，以及其上层下传数据的封包。地面站模块和人员只和数据处理层交互信息，完美屏蔽不同接口的差异，例如串口、网络，usb和蓝牙等通信接口，对地面站模块和人员来说是一样的操作方式。航迹规划与航迹控制由GPS/北斗、气压高度计等传感器确定无人翼伞的适时定位信息，翼伞在编程轨迹与航迹规划程序下完成航迹控制，使翼伞能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种翼伞无人机飞行控制器，其特征在于：包括数据采集模块和用于对数据采集模块采集的数据进行分析处理以及发送控制指令的飞控导航计算机；所述的飞控导航计算机包括惯性解算处理器、数据输入输出处理器和逻辑处理器，所述的逻辑处理器包括有导航控制器和增稳控制器；用于执行飞控导航计算机发出的控制指令，并控制翼伞无人机飞行状态进行变化的执行机构；地面站模块：所述的地面站模块包括用于保证数据通信可靠性的地面测控链路通信模块、用于将翼伞无人机的位置和飞行姿态数据进行显示的数据显示模块和对翼伞无人机进行任务规划和遥控动作进行控制的地面站，所述地面站通过地面测控链路通信模块与飞控导航计算机相连接；所述的数据采集模块的输出端通过模数转换模块连接飞控导航计算机的输入端，飞控导航计算机的输出端连接执行机构的控制器信号输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：翟彬，李晨伟，薛明旭，赵鑫宇，吉海明，孟长，陈晨，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十七研究所，
类型：新型
国别省市：河南;41