A semi autonomous UAV flight imitation system, including GPS positioning module, inertial measurement module, radar altimeter, barometer module, motor driver, blade power structure and flight controller, which is characterized in that: the flight controller acquiring GPS positioning module, inertial measurement fusion algorithm to calculate module and radar altimeter data. Get the UAV position and attitude and height data, so as to control the motor drive, the UAV in the semi autonomous mode along the route of flight simulation.
【技术实现步骤摘要】
一种无人机的半自主仿地飞行系统及其控制方法
本专利技术涉及无人机自动飞行控制系统,尤其是一种无人机的半自主仿地飞行系统及其控制方法。
技术介绍
无人机的高度控制是无人机领域的一个难点,尤其是近地表仿地飞行。一般的无人机高度控制通过气压计和加速度计融合计算无人机当前高度。这种方法的问题有:1、气压计通过获取当前位置气压值计算当前位置的海拔高度,但由于无人机的机动造成无人机周围空气气压变化,获取的高度可能不准确2、在近地面飞行时,无人机与地表形成的风场影响对气压计数据存在较大干扰3、无法感知地表高度变化,跟随地形飞行。目前无人机仿地飞行的主流方案是采用超声波传感器,通过超声波反馈的无人机相对地面的数据直接修正无人机高度控制的方法。它在一定程度上可以解决无人机近地表仿地飞行的问题,但是超声波传感器更新率慢,易受干扰,噪声较大,由于没有融合气压计和加速度计对超声波数据进行滤波,在较为复杂地表下(如玉米地,麦地,灌木丛等)高度控制不稳定,无法在较大载荷的工业无人机中应用。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术方案的不足,提供了一种适应复杂地表环境的高精度高可靠性半自主仿地飞行的技术方案。为了实现上述目的,本专利技术的技术方案为:一种无人机的半自主仿地飞行系统,包括GPS定位模块、惯性测量模块、气压计模块、雷达高度计、电机驱动器、桨叶动力结构以及飞行控制器,其特征在于:飞行控制器获取GPS定位模块、惯性测量模块以及雷达高度计的数据进行融合算法的计算,获取无人机位置、姿态、高度数据,从而控制电机驱动器,使无人机在半自主模式下沿航线进行仿地飞行。一种无人机的半自主仿地飞行 ...
【技术保护点】
一种无人机的半自主仿地飞行系统,包括GPS定位模块、惯性测量模块、气压计模块、雷达高度计、电机驱动器、桨叶动力结构以及飞行控制器,其特征在于:飞行控制器获取GPS定位模块、惯性测量模块以及雷达高度计的数据进行融合算法的计算,获取无人机位置、姿态、高度数据,从而控制电机驱动器,使无人机在半自主模式下沿航线进行仿地飞行。
【技术特征摘要】
1.一种无人机的半自主仿地飞行系统,包括GPS定位模块、惯性测量模块、气压计模块、雷达高度计、电机驱动器、桨叶动力结构以及飞行控制器,其特征在于:飞行控制器获取GPS定位模块、惯性测量模块以及雷达高度计的数据进行融合算法的计算,获取无人机位置、姿态、高度数据,从而控制电机驱动器,使无人机在半自主模式下沿航线进行仿地飞行。2.根据权利要求1所述的一种无人机的半自主仿地飞行系统,其特征在于:惯性测量模块通过SPI接口与飞行控制器连接,雷达高度计通过UART接口与飞行控制器连接,电机驱动器通过PWM接口与飞行控制器连接,电机驱动器的动力输出轴与桨叶动力结构连接。3.根据权利要求1所述的一种无人机的半自主仿地飞行系统,其特征在于:半自主模式是指,地面站完成航线规划后,将飞行航线通过数据链路传输到无人机,无人机按规划的航线自动飞行,同时无人机的飞行高度由无人机操作人员通过遥控器控制调整,在操作人员不再操作时无人机可按照当前相对地表高度继续沿航线飞行。4.根据权利要求1所述的一种无人机的半自主仿地飞行系统,其特征在于:GPS定位模块用于获取无人机的位置坐标,计算无人机当前速度;惯性测量模块用于获取无人机的加速度和角速度,计算无人机的当前欧拉角;气压计模块用于获取无人机附近的气压数据;雷达高度计包括微波雷达高度传感器、红外雷达高度传感器两种,用于测量无人机相对地表的高度。5.一种用于权利要求1所述的无人机的半自主仿地飞行系统的控制方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1,无人机操作人员选择雷达高度计;步骤2,飞行控制器根据雷达设备ID在线识别接入的雷达高度计,根据检测到雷达高度计类型,自动设置输入低通滤波器的默认截止频率和数据更新频率;步骤3,飞行控制器读取惯性测量模块和气压计模块的数据,通过融合算法得到无人机的相对高度;步骤4,飞行控制器通过雷达高度计修正后的高度数据对无人机进行高度控制,实现无人机的跟随地表起伏的变化飞行;步骤5,无人机通过地面站规划航线实现无人机半自主或自主飞行。6.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于步骤3具体为:步骤3.1,计算当前气压相对高度;步骤3.2,通过融合算法计算无人机的当前相对高度;步骤3.3,高度修正。7.根据权利要求6所述的控制方法,其特征在于步骤3.1具体为...
【专利技术属性】
技术研发人员:曾龙,王飞,张继孝,崔利,刘志军,林劲,
申请(专利权)人:内蒙古博鹰通航科技有限公司,
类型:发明
国别省市:内蒙古,15
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