一种一体化无人机飞行的控制装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种一体化无人机飞行的控制装置和方法，所述控制装置包括：数据链通信单元：用于与地面站交互，获取无人机的飞行任务和监控无人机的飞行状态；获取单元：用于获取无人机当前飞行的加速度、角速度、无人机上的静态气压、无人机相对周围空气的运动速度、无人机上地磁场的磁场强度和无人机的定位信息；处理单元：用于将获取单元获取的数据进行处理从而获取飞机的飞行姿态，并与数据链通信单元收到的飞行任务进行比较，从而给出飞机需要调整的飞行高度、飞行速度和飞行方向；控制单元：根据处理单元给出的飞机需要调整的飞行高度、飞行速度和飞行方向，通过控制无人机的舵机控制器进行调整，使其达到飞行任务要求。本发明专利技术可有效、快速地控制无人机的飞行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动控制
，更进一步涉及一种高集成度的一种一体化无人机飞行的控制装置和方法。
技术介绍
无人机是一种低成本，高效率，任务可定制的飞行器，通过搭载不同的载荷，可以实现各种指定的任务。克服了以前有人机，使用条件苛刻，生命保障系统复杂等缺点。由于无人机飞行控制是一项新近发展起来的技术，以往的飞行控制器，设备种类繁多，系统复杂。针对这一市场空白，开发设计了一体化无人机飞行控制器，用于对多种无人飞行器的飞行控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种对无人机飞行的控制装置和方法，填补市场上小型一体化无人机飞行控制的空白，其结构简单，可普遍用于无人机飞行的控制。本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：一种一体化无人机飞行的控制装置，所述控制装置包括数据链通信单元、获取单元、处理单元和控制单元，所述数据链通信单元和获取单元分别与所述处理单元的输入端连接，所述控制单元与所述处理单元的输入端连接；具体地：所述数据链通信单元：用于获取无人机的飞行任务，并监控无人机当前的飞行状态；所述获取单元：用于获取无人机当前飞行的加速度、角速度、无人机上的静态气压、无人机相对周围空气的运动速度、无人机上地磁场的磁场强度和无人机的定位信息；所述处理单元：用于将获取单元获取的数据进行处理从而获取飞机的飞行姿态，并与数据链通信单元收到的飞行任务进行比较，从而给出飞机需要调整的飞行高度、飞行速度和飞行方向；所述控制单元：根据处理单元给出的飞机需要调整的飞行高度、飞行速度和飞行方向，通过控制无人机的舵机控制器进行调整，使其达到飞行任务要求的飞行高度、飞行速度和飞行方向。进一步地，所述数据链通信单元为数据链天线。进一步地，所述获取单元包括加速度传感器、角速度传感器、气压传感器、空速传感器、地磁传感器和GPS接收机。进一步地，所述处理单元包括处理器和PID控制器；所述数据链通信单元、加速度传感器、角速度传感器和地磁传感器分别与所述PID控制器的输入端连接，所述气压传感器和空速传感器分别与所述处理器的输入端连接；所述GPS接收机分别与所述处理器和PID控制器连接；所述控制单元与所述PID控制器的输出端连接；所述处理器与所述PID控制器的输入输出端连接。本专利技术所述的一种一体化无人机飞行的控制方法，包括以下步骤：通过数据链接收单元获取无人机的飞行任务，并监控无人机当前的飞行状态；通过获取单元获取无人机当前飞行的加速度、角速度、无人机上的静态气压、无人机相对周围空气的运动速度、无人机上地磁场的磁场强度和无人机的定位信息；通过处理单元计算出飞机当前的飞行速度、飞行高度、飞行方向及飞行姿态，从而与无人机获得的飞行任务进行对比，通过飞行姿态计算出飞机需要调整的飞行高度、飞行速度和飞行方向；通过控制无人机的舵机控制器进行调整，使其达到飞行任务的飞行高度、飞行速度和飞行方向。进一步地，所述通过处理单元计算出飞机当前的飞行速度、飞行高度、飞行方向及飞行姿态，从而与无人机获得的飞行任务进行对比，通过飞行姿态计算出飞机需要调整的飞行高度、飞行速度和飞行方向；具体为：通过处理器，根据获得的定位信息和无人机相对周围空气的运动速度计算出飞机当前的飞行速度，根据定位信息和无人机上的静态气压计算出飞机当前的飞行高度，根据定位信息得知飞机当前的飞行方向；通过PID控制器，根据加速度、角速度和无人机上地磁场的磁场强度计算出飞机的飞行姿态；根据得到的飞行姿态，通过处理器计算出飞机需要调整的飞行高度、飞行速度和飞行方向。进一步地，所述通过PID控制器，根据加速度、角速度和无人机上地磁场的磁场强度，采用PID算法计算出飞机的飞行姿态；根据得到的飞行姿态，通过处理器采用总能量控制策略控制调整无人机飞行的速度和高度；所述处理器通过采用L1算法控制无人机飞行的飞行方向进行。本专利技术的有益效果如下：本专利技术所述的一种一体化无人机飞行的控制装置和控制方法，适用于多种类型的飞行器，包括固定翼、多旋翼和直升机。使用时，通过连接简单的外部设备后，飞行器即可自动执行已装订任务。本专利技术结构简单，控制方法操作简单，实用性强。本专利技术适用于多种类型的飞行器，用户可以根据应用场景，连接简单的外部设备后，即可实现飞行器自动起飞，执行任务且自主返回。该飞行控制装置是一套完整的高性能、低成本和微型化的通用无人机飞行控制平台。本专利技术的装置和方法具有很强的灵活性和可重用性，降低了系统的复杂性，具有良好的应用价值和使用前景。附图说明图1是本专利技术提供的一种一体化无人机飞行的控制装置的电路原理图；具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1，是本专利技术提供的一种一体化无人机飞行的控制装置，所述控制装置包括数据链通信单元、获取单元、处理单元和控制单元，所述数据链通信单元和获取单元分别与所述处理单元的输入端连接，所述控制单元与所述处理单元的输入端连接；具体地：所述数据链通信单元：用于获取无人机的飞行任务，并监控无人机当前的飞行状态；具体地，所述数据链通信单元为数据链天线，其结构简单，获取信息多，广泛应用于无人机领域。所述获取单元：用于获取无人机当前飞行的加速度、角速度、无人机上的静态气压、无人机相对周围空气的运动速度、无人机上地磁场的磁场强度和无人机的定位信息；具体地，所述获取单元包括加速度传感器、角速度传感器、气压传感器、空速传感器、地磁传感器和GPS接收机。同时，传感器及GPS接收机通过无线或其它通讯方式，能实时与无人机的控制系统连接，并将测得的数据及时发送给无人机控制系统。所述处理单元：用于将获取单元获取的数据进行处理从而获取飞机的飞行姿态，并与数据链通信单元收到的飞行任务进行比较，从而给出飞机需要调整的飞行高度、飞行速度和飞行方向；具体地，包括处理器和PID控制器，用于处理传感器获取的数据；所述数据链通信单元、加速度传感器、角速度传感器和地磁传感器分别与所述PID控制器的输入端连接，所述气压传感器和空速传感器分别与所述处理器的输入端连接；所述GPS接收机分别与所述处理器和PID控制器连接；所述控制单元与所述PID控制器的输出端连接；所述处理器与所述PID控制器的输入输出端连接。具体地，处理器用于处理传感器获得的数据，并获得飞机当前的飞行速度、飞行高度和飞行方向；PID控制器根据加速度、角速度和无人机上地磁场的磁场强度计算出飞机的飞行姿态，并将计算出的飞行姿态发送给处理器，所述处理器与数据链单元获取的飞行任务进行比较，进而计算出飞机需要调整的飞行高度、飞行速度和飞行方向。所述控制单元：根据处理单元给出的飞机需要调整的飞行高度、飞行速度和飞行方向，通过控制无人机的舵机控制器进行调整，使其达到飞行任务要求的飞行高度、飞行速度和飞行方向。具体地，控制单元即舵机控制器，其接受处理单元的发送的需要调整的任务，并通过舵机控制器进行飞行调整。本专利技术所述的一种一体化无人机飞行的控制方法，包括以下步骤：通过数据链通信单元获取无人机的飞行任务，并监控无人机当前的飞行状态；具体地，通过地面站加载飞行任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一体化无人机飞行的控制装置，其特征在于：所述控制装置包括数据链通信单元、获取单元、处理单元和控制单元，所述数据链通信单元和获取单元分别与所述处理单元的输入端连接，所述控制单元与所述处理单元的输入端连接；具体地：所述数据链通信单元：用于与地面站交互，获取无人机的飞行任务，并监控无人机当前的飞行状态；所述获取单元：用于获取无人机当前飞行的加速度、角速度、无人机上的静态气压、无人机相对周围空气的运动速度、无人机上地磁场的磁场强度和无人机的定位信息；所述处理单元：用于将获取单元获取的数据进行处理从而获取飞机的飞行姿态，并与数据链通信单元收到的飞行任务进行比较，从而给出飞机需要调整的飞行高度、飞行速度和飞行方向；所述控制单元：根据处理单元给出的飞机需要调整的飞行高度、飞行速度和飞行方向，通过控制无人机的舵机控制器进行调整，使其达到飞行任务要求的飞行高度、飞行速度和飞行方向。

【技术特征摘要】
1.一种一体化无人机飞行的控制装置，其特征在于：所述控制装置包括数据链通信单元、获取单元、处理单元和控制单元，所述数据链通信单元和获取单元分别与所述处理单元的输入端连接，所述控制单元与所述处理单元的输入端连接；具体地：所述数据链通信单元：用于与地面站交互，获取无人机的飞行任务，并监控无人机当前的飞行状态；所述获取单元：用于获取无人机当前飞行的加速度、角速度、无人机上的静态气压、无人机相对周围空气的运动速度、无人机上地磁场的磁场强度和无人机的定位信息；所述处理单元：用于将获取单元获取的数据进行处理从而获取飞机的飞行姿态，并与数据链通信单元收到的飞行任务进行比较，从而给出飞机需要调整的飞行高度、飞行速度和飞行方向；所述控制单元：根据处理单元给出的飞机需要调整的飞行高度、飞行速度和飞行方向，通过控制无人机的舵机控制器进行调整，使其达到飞行任务要求的飞行高度、飞行速度和飞行方向。2.根据权利要求1所述的一种一体化无人机飞行的控制装置，其特征在于：所述数据链通信单元为数据链天线。3.根据权利要求1所述的一种一体化无人机飞行的控制装置，其特征在于：所述获取单元包括加速度传感器、角速度传感器、气压传感器、空速传感器、地磁传感器和GPS接收机。4.根据权利要求3所述的一种一体化无人机飞行的控制装置，其特征在于：所述处理单元包括处理器和PID控制器；所述数据链通信单元、加速度传感器、角速度传感器和地磁传感器分别与所述PID控制器的输入端连接，所述气压传感器和空速传感器分别与所述处理器的输入端连接；所述GPS接收机分别与所述处理器和PID控制器连接；所述控制单元与所述PID控制器的输出端连接；所述处理器与所述PID控制器的输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，
申请(专利权)人：西安瑞日电子发展有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61