一种基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统，包括有由无人直升机机体、机载舵机组和无线电接收机构成的模型直升机，所述的模型直升机分别连接机载控制平台和地面站监控平台，其中，所述的机载控制平台包括有机载下位机和分别通过RS232接口与所述的机载下位机相连的姿态测量模块、经纬度测量模块和机载上位机，以及通过SPI接口与所述的机载下位机相连的气压传感器，所述的地面站监控平台设置有与所述的无线电接收机无线连接的遥控器和与所述的机载上位机相连的地面站PC。本实用新型专利技术使无人直升机具有了自主飞行能力，自主调节姿态和位置。极大地增强系统的可靠性和灵活性，降低无人直升机使用难度因而能扩大其应用范围。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统，包括有由无人直升机机体、机载舵机组和无线电接收机构成的模型直升机，所述的模型直升机分别连接机载控制平台和地面站监控平台，其中，所述的机载控制平台包括有机载下位机和分别通过RS232接口与所述的机载下位机相连的姿态测量模块、经纬度测量模块和机载上位机，以及通过SPI接口与所述的机载下位机相连的气压传感器，所述的地面站监控平台设置有与所述的无线电接收机无线连接的遥控器和与所述的机载上位机相连的地面站PC。本技术使无人直升机具有了自主飞行能力，自主调节姿态和位置。极大地增强系统的可靠性和灵活性，降低无人直升机使用难度因而能扩大其应用范围。【专利说明】
本专利技术涉及一种无人直升机飞行控制系统。特别是涉及一种基于DSP和FPGA的 无人直升机飞行控制系统。 基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统
技术介绍
与固定翼飞机相比，直升机具有起飞着陆场地小、可垂直起降、空中悬停、使用灵 活等一系列优点。作为直升机的一种特例，无人直升机还具有无人员伤亡、体积小、造价低、 战场生存能力高等有人驾驶直升机无法比拟的优越性。它的这些独特性，使其在民用和军 事方面均有着广泛的应用。 在民用方面，主要的应用领域有：空中交通管制、大地测量、气象观测、城市环境控 制、地质勘测、森林防火、人工降雨、超高压输电线路巡检和通信中继等。 在军事方面，主要应用领域有：战场侦察、通信中继、通信情报侦察、军事测绘、探 测战场上大规模杀伤性武器（有害物质）、与其他空中平台协同作战、与卫星或预警机组成 多/双基地雷达预警/侦察系统、信息战、电子干扰及对敌防空兵压制等。 无人直升机的应用前提是自主飞行能力。所以，设计一个使无人直升机具有自主 飞行能力的无人直升机飞行控制系统是有意义的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够增强系统的可靠性和灵活性的基于 DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统。 本专利技术所采用的技术方案是：一种基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统， 包括有由无人直升机机体、机载舵机组和无线电接收机构成的模型直升机，所述的模型直 升机分别连接机载控制平台和地面站监控平台，其中，所述的机载控制平台包括有机载下 位机和分别通过RS232接口与所述的机载下位机相连的姿态测量模块、经纬度测量模块和 机载上位机，以及通过SPI接口与所述的机载下位机相连的气压传感器，所述的地面站监 控平台设置有与所述的无线电接收机无线连接的遥控器和与所述的机载上位机相连的地 面站PC。 所述的机载下位机包括有：现场可编程门阵列模块，分别与所述的现场可编程门 阵列模块相连的数字信号处理模块、RS232协议电平转换模块、现场可编程门阵列程序存储 模块、多路三态缓冲模块，其中，所述的现场可编程门阵列模块通过SPI接口连接所述的气 压传感器，所述的RS232协议电平转换模块通过RS232接口分别连接姿态测量模块、经纬度 测量模块和机载上位机，所述的多路三态缓冲模块通过PWM输出通道连接机载舵机组和通 过PWM输入通道连接无线电接收机。 本专利技术的基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统，使无人直升机具有了自主 飞行能力：自主调节姿态和位置。本专利技术的基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统具 有三种飞行模式：手动模式、姿态模式和位置模式。通过地面站PC，使用者可实时获知系统 的飞行数据，根据应用需要改变系统的飞行模式、姿态给定和位置给定。这些特点极大地增 强系统的可靠性和灵活性，降低无人直升机使用难度因而能扩大其应用范围。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术的整体系统构成结构示意图； 图2是本专利技术的机载下位机的构成结构示意图； 图中 1:模型直升机 2:机载控制平台 3 :地面站监控平台 11 :无人直升机机体 12:机载舵机组 13:无线电接收机 21 :机载下位机 22 :姿态测量模块 23:经纬度测量模块 24:气压传感器 25:机载上位机 31 :遥控器 32:地面站PC 211 :现场可编程门阵列 212:数字信号处理模块 213 :RS232协议电平转换模块 214:40M有源晶振 215 :现场可编程门阵列程序存储模块 216 :接 30M 无源晶振 217 JTAG 接口 218:多路三态缓冲模块 219JTAG接口 【具体实施方式】 下面结合实施例和附图对本专利技术的基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统 做出详细说明。 本专利技术的基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统，提供了一种无人直升机自 主飞行的控制系统和控制方法。该系统有三种飞行模式。手动模式下，地面操控员可通过 遥控器操纵直升机飞行；姿态模式下，系统自主调节无人直升机姿态；位置模式下，系统自 主调节无人直升机位置。这极大地增强系统的可靠性和灵活性，降低无人直升机使用难度 因而能扩大其应用范围。 如图1所示，本专利技术的基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统，包括有由无 人直升机机体11、机载舵机组12和无线电接收机13构成的模型直升机1，所述的模型直升 机1分别连接机载控制平台2和地面站监控平台3,其中，所述的机载控制平台2包括有机 载下位机21和分别通过RS232接口与所述的机载下位机21相连的姿态测量模块（IMU) 22、 经纬度测量模块（GSP) 23和机载上位机25,以及通过SPI接口与所述的机载下位机21相连 的气压传感器24,所述的地面站监控平台3设置有与所述的无线电接收机13无线连接的遥 控器31和与所述的机载上位机25相连的地面站PC 32。 所述的机载舵机组12含有5个舵机，可接收机载控制平台2发出的PWM信号，实 现对无人直升机的合理操纵。5个舵机中的油门舵机和总距舵机，可调节发动机油门和主 旋翼总距，从而控制主旋翼的转速和升力；俯仰舵机和横滚舵机可改变主旋翼的纵横向周 期变距，使主旋翼前后左右倾斜，从而实现无人直升机的俯仰和滚转运动；偏航舵机可调节 尾桨桨距，从而改变无人直升机的航向。所述的无线电接收机13通过射频无线电与地面站 监控平台通讯，将遥控器31发出的无线电信号转化为五路PWM信号，上传给机载控制平台 2的机载下位机21。 所述的机载控制平台2中的IMU为荷兰Xsens Technologies B. V.公司的MTi小 型aMU)。其角度分辨率：0. 05° RMS ;角度动态精度：2° RMS。工作温度：-55°C至+125°C; 通讯协议：RS232C标准。 所述的机载控制平台2中的GPS与机载下位机21，通过RS232接口相连，按照 NMEA-0183格式进行异步串行通信。因此任何遵照NMEA-0183格式、提供RS232接口的GPS 模块都适用于本专利技术。 所述的机载控制平台2中的气压传感器模块24,主要由MEAS公司的MS5611芯片 组成。大气压力受温度影响，需要考虑温度补偿，因此MS5611既可以测量大气压又可测量 温度。MS5611采用SPI接口将校正参数和温度、大气压的测量值上本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统，包括有由无人直升机机体(11)、机载舵机组(12)和无线电接收机(13)构成的模型直升机(1)，其特征在于，所述的模型直升机(1)分别连接机载控制平台(2)和地面站监控平台(3)，其中，所述的机载控制平台(2)包括有机载下位机(21)和分别通过RS232接口与所述的机载下位机(21)相连的姿态测量模块(22)、经纬度测量模块(23)和机载上位机(25)，以及通过SPI接口与所述的机载下位机(21)相连的气压传感器(24)，所述的地面站监控平台(3)设置有与所述的无线电接收机(13)无线连接的遥控器(31)和与所述的机载上位机(25)相连的地面站PC(32)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴爱国，江涛，马园，赵萌，方星，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12
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