无人直升机飞行控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种无人直升机飞行控制系统，该系统包括：中央控制器、地磁计、高度计、GPS模块、加速度传感器、陀螺仪传感器、接收机、数传电台、SD存储卡、信号隔离电路、电机驱动电路、电源隔离电路和电源；所述中央控制器的输入端连接所述地磁计、所述高度计、所述GPS模块、所述加速度传感器、所述陀螺仪传感器、所述接收机和所述电源隔离电路；所述中央控制器的输出端连接所述SD存储卡和所述信号隔离电路；所述中央控制器与所述数传电台双向连接；所述信号隔离电路的输出端连接所述电机驱动电路；所述电源隔离电路的输入端连接所述电源。本实用新型专利技术可实现无人直升机飞行的自主控制，有效提高无人直升机自主飞行的可靠性和实时性。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于自动控制领域，涉及一种无人机飞行控制系统，具体为一种无人直升机飞行控制系统。
技术介绍
无人机飞行控制系统的研究在我国已有几十年的历史，但是由于我国在无人机的研发方面存在起步晚、基础不足和相关人才较少等问题，使得我国在无人机飞行控制系统的研发方面与国外有较大差距。随着研究工作的不断深入，无人机在民用领域正在发挥巨大的作用。在气象、航拍、电网巡线、农林牧业等方面，无人机已被大量使用，其高科技的技术含量正在成为提高国民经济新的增长点。目前，无人机的应用领域正在不断扩大，已有多套无人机飞行控制系统被广泛应用于民用科研领域，研究成果在抗震救灾、新农村建设、城市规划等方面得到了广泛应用，取得了良好的经济和社会效益。尽管如此，无人机飞行控制系统仍未转化为生产力，没有形成规模化，在可靠性和实时性等性能方面与国外相比较，仍然存在着较大的差距。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本技术要解决的技术问题是：如何有效地提高无人直升机自主飞行控制系统的可靠性和实时性。(二)技术方案为解决上述技术问题，本技术提供了一种无人直升机飞行控制系统，该系统包括：中央控制器、地磁计、高度计、GPS模块、加速度传感器、陀螺仪传感器、接收机、数传电台、SD存储卡、信号 隔离电路、电机驱动电路、电源隔离电路和电源；所述中央控制器的输入端连接所述地磁计、所述高度计、所述GPS模块、所述加速度传感器、所述陀螺仪传感器、所述接收机和所述电源隔离电路；所述中央控制器的输出端连接所述SD存储卡和所述信号隔离电路；所述中央控制器与所述数传电台双向连接；所述信号隔离电路的输出端连接所述电机驱动电路；所述电源隔离电路的输入端连接所述电源。其中，所述中央控制器采用STM32F407芯片。其中，所述地磁计用于测量地球磁场，确定无人机机体的航向角信息。其中，所述高度计用于测量无人机的飞行高度。其中，所述GPS模块用于测量无人机机体的经纬度信息、高度信息和速度信息。其中，所述加速度传感器用于测量无人机机体的重力加速度和飞行加速度。其中，所述陀螺仪传感器用于测量无人机机体的角速度信息。其中，所述接收机用于接收遥控器发送的控制指令。其中，所述数传电台用于无人直升机和地面站之间的数据传输。其中，所述信号隔离电路采用光耦隔离器件74LS245，用于避免电机驱动电路对系统的干扰。(三)有益效果与现有技术相比，本技术的有益效果在于：(1)本技术集成地磁计、高度计、GPS模块、加速度传感器和陀螺仪传感器，并采用扩展卡尔曼滤波组合导航算法，以获取准确的飞行平台的姿态、速度、位置的高精度数据；(2)本技术的飞行控制算法使用多输入、多输出的现代鲁 棒控制算法，环境适应性强；(3)本技术的飞行控制系统支持3种控制模式：人工遥控、增稳遥控和自主导航飞行；(4)该系统体积小、重量轻、功耗低，抗干扰能力强。附图说明图1是本技术实施例的无人直升机飞行控制系统的总体结构图。具体实施方式本技术提出的无人直升机飞行控制系统，结合附图和实施例详细说明如下。如图1所示，本技术无人直升机飞行控制系统包括：中央控制器1、地磁计2、高度计3、GPS模块4、加速度传感器5、陀螺仪传感器6、接收机7、数传电台8、SD存储卡9、信号隔离电路10、电机驱动电路11、电源隔离电路12和电源13；中央控制器1的输入端连接地磁计2、高度计3、GPS模块4、加速度传感器5、陀螺仪传感器6、接收机7和电源隔离电路12；中央控制器1的输出端连接SD存储卡9和信号隔离电路10；中央控制器1与数传电台8双向连接；信号隔离电路10的输出端连接电机驱动电路11；电源隔离电路12的输入端连接电源13。中央控制器1采用STM32F407芯片，中央控制器1采集并处理地磁计2、高度计3、GPS模块4、加速度传感器5和陀螺仪传感器6的数据，保存在SD存储卡9中，同时经数传电台8发送至地面站。地磁计2用于测量地球磁场，确定无人机机体的航向角信息；高度计3用于测量无人机的飞行高度；GPS模块4用于测量无人机机体的经纬度信息、高度信息和速度信息；加速度传感器5用于测量无人机机体的重力加速度和飞行加速度；陀螺仪传感器6用于测量无人机 机体的角速度信息；接收机7用于接收遥控器发送的控制指令；数传电台8用于无人直升机和地面站之间的数据传输；信号隔离电路10采用光耦隔离器件74LS245，用于避免电机驱动电路11对系统的干扰。本技术的无人直升机飞行控制系统的工作过程如下：无人直升机飞行过程中，中央控制器1实时采集地磁计2、高度计3、GPS模块4、加速度传感器5和陀螺仪传感器6的数据，并采用扩展卡尔曼滤波组合导航算法，获取准确的飞行平台的姿态、速度、位置信息，进一步调用飞行控制算法得到相应的控制量，并转换成PWM信号，经信号隔离电路10作用于电机驱动电路11，从而改变无人直升机的飞行状态，达到控制无人直升机飞行的目的。同时，中央控制器1将获取准确的姿态、速度和位置信息保存在SD存储卡9中，经数传电台8发送给地面站。以上实施方式仅用于说明本技术，而并非对本技术的限制，有关
的普通技术人员，在不脱离本技术的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本技术的范畴，本技术的专利保护范围应由权利要求限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人直升机飞行控制系统，其特征在于，该系统包括：中央控制器(1)、地磁计(2)、高度计(3)、GPS模块(4)、加速度传感器(5)、陀螺仪传感器(6)、接收机(7)、数传电台(8)、SD存储卡(9)、信号隔离电路(10)、电机驱动电路(11)、电源隔离电路(12)和电源(13)；所述中央控制器(1)的输入端连接有所述地磁计(2)、所述高度计(3)、所述GPS模块(4)、所述加速度传感器(5)、所述陀螺仪传感器(6)、所述接收机(7)和所述电源隔离电路(12)；所述中央控制器(1)的输出端连接有所述SD存储卡(9)和所述信号隔离电路(10)；所述中央控制器(1)与所述数传电台(8)双向连接；所述信号隔离电路(10)的输出端连接所述电机驱动电路(11)；所述电源隔离电路(12)的输入端连接所述电源(13)。

【技术特征摘要】
1.一种无人直升机飞行控制系统，其特征在于，该系统包括：中央控制器(1)、地磁计(2)、高度计(3)、GPS模块(4)、加速度传感器(5)、陀螺仪传感器(6)、接收机(7)、数传电台(8)、SD存储卡(9)、信号隔离电路(10)、电机驱动电路(11)、电源隔离电路(12)和电源(13)；所述中央控制器(1)的输入端连接有所述地磁计(2)、所述高度计(3)、所述GPS模块(4)、所述加速度传感器(5)、所述陀螺仪传感器(6)、所述接收机(7)和所述电源隔离电路(12)；所述中央控制器(1)的输出端连接有所述SD存储卡(9)和所述信号隔离电路(10)；所述中央控制器(1)与所述数传电台(8)双向连接；所述信号隔离电路(10)的输出端连接所述电机驱动电路(11)；所述电源隔离电路(12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：台海江，
申请(专利权)人：天津中翔腾航科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12