一种网络化通信的分布式无人机自驾仪制造技术

本发明专利技术提出了一种网络化通信的分布式无人机自驾仪，属于无人机控制技术领域，该自驾仪包括：通信设备，用于通过多个网络接口实现自组网内通信；传感单元，通过网络接口与所述通信设备数据交互，用于采集无人机的测量数据，并通过通信设备传输给控制单元；所述控制单元，包括DSP，通过网络接口与所述通信设备数据交互；DSP根据无人机的飞行任务及所述测量数据完成控制率解算，形成控制指令通过通信设备传输给执行机构；所述执行单元，通过网络接口与所述通信设备数据交互，将所述控制指令处理后驱动无人机的执行机构。本发明专利技术提出了一种具有可扩展性强、使用灵活、适应性强、冗余度高的网络化通信的交互式无人机自驾仪。

【技术实现步骤摘要】
一种网络化通信的分布式无人机自驾仪
本专利技术属于无人机控制
，具体涉及一种网络化通信的分布式无人机自驾仪。
技术介绍
无人机自驾仪的基本功能是按照一定的指标要求，控制无人机的飞行姿态，并通过给定的控制策略将无人机引导到期望位置，完成既定的飞行任务。同时，在飞行过程中，实现无人机与地面站之间的遥控指令、遥测数据交互等。目前，市场上的自驾仪主要是针对单个飞行器的控制，在一个自驾仪的电路板上集成了处理器、传感器与执行机构的驱动模块等。这样的设计，可以较好地简化自驾仪的尺寸、重量等，满足各种规格无人机的使用需求。但是，这样的设计思路也带来了一定的缺陷，最主要的是系统的扩展性较差，每增加一个传感器模块或者其他部件，往往需要重新设计硬件，这给自驾仪的开发使用带来较大的不便。另一个方面，目前市场上的自驾仪为了提高系统可靠性与冗余度，往往是采用传感器冗余备份的思路，通过SPI/I2C等接口实现处理器与多套传感器的通信。但是这样的方法，硬件系统的配置与扩展性一般存在一定的限制，难以实现在各种平台上的灵活应用。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的扩展性能及灵活性不足等缺陷，本专利技术提出了一种具有可扩展性强、使用灵活、适应性强、冗余度高的网络化通信的交互式无人机自驾仪。本专利技术是采用以下技术方案实现的：一种网络化通信的分布式无人机自驾仪，包括：通信设备，用于通过多个网络接口实现自组网内通信；传感单元，通过网络接口与所述通信设备数据交互，用于采集无人机的测量数据，并通过通信设备传输给控制单元；所述控制单元，包括DSP，通过网络接口与所述通信设备数据交互；DSP根据无人机的飞行任务及所述测量数据完成控制率解算，形成控制指令通过通信设备传输给执行机构；所述执行单元，通过网络接口与所述通信设备数据交互，将所述控制指令处理后驱动无人机的执行机构。本专利技术的一种网络化通信的分布式无人机自驾仪，可以通过通信设备的网络接口灵活扩展多个网络化的传感单元、网络化的执行单元，实现多套传感单元、执行单元的冗余备份；针对无人机不同的任务需求，可以灵活实现多种规格的传感、控制、执行机构组合，提高系统的适应性；对于一些可靠性要求较高的应用，可以通过多套网络化的自驾仪进行控制单元的组合与冗余备份；针对现在广泛开展的无人机集群应用研究，可以实现多个无人机之间的组网通信，满足更复杂任务的需求。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的自驾仪中控制单元的整体框架示意图；图2为本专利技术实施例一提供的的自驾仪分布式连接框架示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的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做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。实施例1下面结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施方式仅仅是本专利技术的一部分实施方式，而非全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有的其他实施方式，都属于本专利技术的保护范围。如图1、图2所示，一种网络化通信的分布式无人机自驾仪，包括：通信设备1，用于通过多个网络接口实现自组网内通信；在本专利技术一实施例中采用路由器或交换机，根据需求选择网络接口的数量；传感单元1a，通过网络接口100与所述通信设备数据交互，用于采集无人机的测量数据，所述测量数据为数字信号，并通过通信设备传输给控制单元1b；传感单元1a为网络化传感单元，设置有网络接口100，网络化传感单元包括空速传感器、气压高度计、超声波高度计、位置/姿态/航向测量单元、发动机测量单元，所述空速传感器用于采集无人机相对大气的运动速度数据，所述气压高度计用于采集无人机相对地面的高度数据，所述超声波高度计用于采集无人机距地高度，所述位置/姿态/航向测量单元用于采集无人机的位置/姿态/航向的实时数据，所述发动机测量单元用于采集无人机发动机的工作数据。能直接采集上述数据(无人机舵机、电机等机动部件的状态数据)作为测量数据，经通信设备1输送至控制单元1b；所述控制单元1b，包括DSP处理器10，通过网络接口100与所述通信设备1数据交互；DSP处理器10根据无人机的飞行任务及所述测量数据完成控制率解算，形成网络控制指令并通过通信设备1传输给执行单元10c；所述执行单元，通过网络接口100与所述通信设备1数据交互，将所述网络控制指令处理后驱动无人机的执行机构。本专利技术的一种网络化通信的分布式无人机自驾仪，可以通过通信设备1的网络接口灵活扩展多个网络化的传感单元1a、网络化的执行单元1c，实现多套传感单元1a、执行单元1c的冗余备份；例如：在本专利技术一实施例中，所述通信设备1分别与安装在同一无人机上的两个以上的所述传感单元1a进行数据交互，实现传感单元的冗余备份，提高无人机飞行的可靠性；在本专利技术另一实施例中，通信设备1分别与安装在同一无人机上的两个以上的控制单元1b进行数据交互，每个控制单元1b都可以进行控制律解算，再对多个控制单元1b的输出进行对比筛选，防止有一个控制单元出现故障的情况下飞行受到影响；在本专利技术又一实施例中，通信设备1分别与安装在同一无人机上的两个以上的执行单元1c进行数据交互，同上，实现执行单元的冗余备份，提高无人机飞行的可靠性。此外，针对无人机不同的任务需求，可以灵活实现多种规格的传感、控制、执行机构组合，提高系统的适应性；例如：所述通信设备1分别与安装在同一无人机上的两个以上的传感单元1a、两个以上的控制单元1b、两个以上的执行单元1c进行数据交互。对于一些可靠性要求较高的应用，可以通过多套网络化的自驾仪进行控制单元1b的组合与冗余备份；例如：二十架无人机自组网，每架无人机上均可设置一个以上的上述实施例中的自驾仪，每个自驾仪相当于一个网络节点，节点与节点之间的数据可以彼此交互，同一无人机上的两套自驾仪都可以进行控制解算，再对多套自驾仪的输出进行对比筛选，防止有一套自驾仪故障的情况。针对现在广泛开展的无人机集群应用研究，可以实现多个无人机之间的组网通信，满足更复杂任务的需求。例如：所述通信设备1分别与安装在两架以上无人机上的所述传感单元1a、控制单元1b及执行单元1c进行数据交互；二十架无人机自组网，有一架无人机上设置一个上述实施例中的自驾仪，其余十九架无人机均设有传感单元1a、控制单元1b及执行单元1c，则该十九架无人机的传感单元1a、控制单元1b及执行单元1c均通过另外的一架无人机的自驾仪中的通信设备1进行数据交换，这种组合方式减重，节约成本，但是不适合特别复杂的任务。在上述实施例的基础上，所述控制单元1b还包括：ARM处理器20，用于外围接口201的管理与经所述外围接口201采集的状态数据(通常是模拟信号)的处理，与DSP处理器10之间通过IPC通信模块实现数据交互；所述控制单元1b的网络接口100与所述ARM处理器10连接；所述外围接口201，一端用于连接无人机的传感器或外围设备，用于采集无人机的状态数据，所述状态数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种网络化通信的分布式无人机自驾仪，其特征在于，包括：通信设备，用于通过多个网络接口实现自组网内通信；传感单元，通过网络接口与所述通信设备数据交互，用于采集无人机的测量数据，并通过通信设备传输给控制单元；所述控制单元，包括DSP处理器，通过网络接口与所述通信设备数据交互；DSP处理器根据无人机的飞行任务及所述测量数据完成控制率解算，形成网络控制指令并通过通信设备传输给执行单元；所述执行单元，通过网络接口与所述通信设备数据交互，将所述网络控制指令处理后驱动无人机的执行机构。

【技术特征摘要】
1.一种网络化通信的分布式无人机自驾仪，其特征在于，包括：通信设备，用于通过多个网络接口实现自组网内通信；传感单元，通过网络接口与所述通信设备数据交互，用于采集无人机的测量数据，并通过通信设备传输给控制单元；所述控制单元，包括DSP处理器，通过网络接口与所述通信设备数据交互；DSP处理器根据无人机的飞行任务及所述测量数据完成控制率解算，形成网络控制指令并通过通信设备传输给执行单元；所述执行单元，通过网络接口与所述通信设备数据交互，将所述网络控制指令处理后驱动无人机的执行机构。2.如权利要求1所述的网络化通信的分布式无人机自驾仪，其特征在于，所述控制单元还包括：ARM处理器，用于外围接口的管理与经所述外围接口采集的状态数据的处理，与DSP处理器之间通过IPC通信模块实现数据交互；所述控制单元的网络接口与所述ARM处理器连接；所述外围接口，一端与ARM处理器连接，一端与机载外围设备连接，完成无人机状态数据的交互与外围设备指令的传输；AD采集与输出单元，一端与机载的模拟量输出设备连接，一端与DSP连接，用于模拟量数据的采集与模拟形式控制指令的输出；所述DSP处理器还用于根据所述ARM处理器输出的状态数据、无人机的飞行任务以及所述AD采集与输出单元输出的模拟量数据进行控制率解算，形成非网络控制指令；信号输出单元，输入端与所述DSP处理器连接，接收并处理所述非网络控制指令后驱动无人机的执行机构。3.如权利要求2所述的网络化通信的分布式无人机自驾仪，其特征在于，所述外围接口包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈清阳，侯中喜，郭正，王鹏，鲁亚飞，贾高伟，王玉杰，朱炳杰，高俊，唐志颖，辛宏博，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43