用于环境监测的无人机系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于环境监测的无人机系统，包括主控制单元、飞行姿态测量单元、信号接收单元、定位单元、摄像单元、执行单元和投放控制单元，所述主控制单元包括采用双闭环PID控制的控制模块、信号获取模块和电机控制输出模块，所述投放控制单元通过脉冲进行控制，控制模块连接脉冲产生模块对输出脉冲进行调控，脉冲产生模块连接投放控制单元。采用双闭环PID控制模式得到飞行控制参数，使无人机具有自稳定控制能力，在控制过程中发生状态变化时可及时调整控制参数，增强了无人机的抗干扰能力，使无人机能实现对传感器节点的稳定投放；投放控制单元采用脉冲进行控制，可实现对投放控制机构的精确控制，控制方法简单，反应时间快，投放效率高。

UAV System for Environmental Monitoring

The invention discloses a UAV system for environmental monitoring, which comprises a main control unit, a flight attitude measurement unit, a signal receiving unit, a positioning unit, a video camera unit, an execution unit and a placement control unit. The main control unit comprises a control module using double closed-loop PID control, a signal acquisition module and a motor control output module. The placement control unit passes through the control unit. The control module connects the pulse generator module to control the output pulse, and the pulse generator module connects the input control unit. Flight control parameters are obtained by double closed-loop PID control mode, which makes UAV have self-stabilization control ability. When the state changes in the control process, the control parameters can be adjusted in time, which enhances the anti-interference ability of UAV, and makes UAV realize the stable placement of sensor nodes. Pulse control is used in the placement control unit to realize the accuracy of the placement control mechanism. The control method is simple, the reaction time is fast and the delivery efficiency is high.

【技术实现步骤摘要】
用于环境监测的无人机系统
本专利技术涉及无人机控制
，特别涉及一种用于环境监测的无人机系统。
技术介绍
随着科技的进步和低空领域的开放，多旋翼无人机在军事和民用领域中的应用越来越广泛，国内外各研究机构都对无人机展开了相应的研究开发工作。多旋翼无人机往往具有结构简单、操控方便、机动性好、视野广等特点，能及时获取低空高分辨率图像和其他近地面信息，减少人力物力资源消耗。近年来，无人机已成功用于水环境监测、空气质量监测及有害物质泄露监测等环境监测领域。环境监测无人机除了进行遥感操作外，还应加强对地面环境信息的直接采集；利用无人机投放传感器节点，或利用已在地面部署好的传感器节点进行信息获取，构成一体的监测网络，这对无人机的飞行稳定性提出了很高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种飞行稳定、抗干扰能力强的用于环境监测的无人机系统，可实现对环境监测传感器节点的稳定投放及对环境信息的采集监测。为解决上述技术问题，本专利技术采用了一种用于环境监测的无人机系统，包括主控制单元、飞行姿态测量单元、信号接收单元、定位单元、摄像单元、执行单元和投放控制单元，所述主控制单元包括采用双闭环PID控制的控制模块、信号获取模块和电机控制输出模块，所述飞行姿态测量单元包括三轴加速度计、三轴磁场计和三轴陀螺仪，用于检测飞行姿态参数，飞行姿态测量单元通过数据解析模块对采集的参数进行运算后，将数据传输到控制模块，所述电机控制输出模块连接执行单元，执行单元包括控制各旋翼的电机和控制电机的电机调节模块；所述信号接收单元接收地面控制中心的控制信号，信号接收单元将接收的信号传输到主控制单元的信号获取模块进行解析后，将解析后的数据传输到控制模块；所述定位单元采用GPS模块，定位单元连接主控制单元，所述摄像单元包括摄像头和视频传输单元，摄像头和视频传输单元之间设置有视频处理单元，所述视频处理单元对视频数据进行压缩处理后通过视频传输单元传送到地面控制中心；所述投放控制单元通过脉冲进行控制，控制模块连接脉冲产生模块对输出脉冲进行调控，脉冲产生模块连接投放控制单元。优选地，所述控制模块为采用STM32F405RC芯片及其外围电路组成的最小控制系统。优选地，所述GPS模块采用NEO-6M芯片，三轴陀螺仪采用MAX21000，三轴加速度计采用LSM303D。优选地，所述无人机采用六旋翼无人机。本专利技术采用双闭环PID控制模式得到飞行控制参数，使无人机具有自稳定控制能力，在控制过程中发生状态变化时可及时调整控制参数，增强了无人机的抗干扰能力，使无人机能实现对传感器节点的稳定投放；投放控制单元采用脉冲进行控制，可实现对投放控制机构的精确控制，控制方法简单，反应时间快，投放效率高。附图说明图1是本专利技术实施例结构框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，本实施例中的用于环境监测的无人机系统，包括主控制单元、飞行姿态测量单元、信号接收单元、定位单元、摄像单元、执行单元和投放控制单元。主控制单元包括采用双闭环PID控制的控制模块、信号获取模块和电机控制输出模块；飞行姿态测量单元包括三轴加速度计、三轴磁场计和三轴陀螺仪，用于检测飞行姿态参数，飞行姿态测量单元通过数据解析模块对采集的参数进行运算后，将数据传输到控制模块。电机控制输出模块连接执行单元，执行单元包括控制各旋翼的电机和控制电机的电机调节模块。信号接收单元接收地面控制中心的控制信号，信号接收单元将接收的信号传输到主控制单元的信号获取模块进行解析后，将解析后的数据传输到控制模块。定位单元采用GPS模块，定位单元连接主控制单元。摄像单元包括摄像头和视频传输单元，摄像头和视频传输单元之间设置有视频处理单元，视频处理单元对视频数据进行压缩处理后通过视频传输单元传送到地面控制中心。投放控制单元通过脉冲进行控制，控制模块连接脉冲产生模块对输出脉冲进行调控，脉冲产生模块连接投放控制单元。本实施例中，优选地，控制模块为采用STM32F405RC芯片及其外围电路组成的最小控制系统。本实施例中GPS模块采用NEO-6M芯片，三轴陀螺仪采用MAX21000，三轴加速度计采用LSM303D；采用上述模块可为无人机提供自身定位信息和飞行姿态信息，实现对无人机位置的精确控制，保证传感器节点的投放精度。本实施例中，无人机采用六旋翼无人机；飞行控制更加稳定，进一步保证传感器节点的投放位置精度。本专利技术的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本专利技术基础上，本领域技术人员根据所公开的
技术实现思路
，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征作出一些替换和变形，均在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于环境监测的无人机系统，其特征在于：包括主控制单元、飞行姿态测量单元、信号接收单元、定位单元、摄像单元、执行单元和投放控制单元，所述主控制单元包括采用双闭环PID控制的控制模块、信号获取模块和电机控制输出模块，所述飞行姿态测量单元包括三轴加速度计、三轴磁场计和三轴陀螺仪，用于检测飞行姿态参数，飞行姿态测量单元通过数据解析模块对采集的参数进行运算后，将数据传输到控制模块，所述电机控制输出模块连接执行单元，执行单元包括控制各旋翼的电机和控制电机的电机调节模块；所述信号接收单元接收地面控制中心的控制信号，信号接收单元将接收的信号传输到主控制单元的信号获取模块进行解析后，将解析后的数据传输到控制模块；所述定位单元采用GPS模块，定位单元连接主控制单元，所述摄像单元包括摄像头和视频传输单元，摄像头和视频传输单元之间设置有视频处理单元，所述视频处理单元对视频数据进行压缩处理后通过视频传输单元传送到地面控制中心；所述投放控制单元通过脉冲进行控制，控制模块连接脉冲产生模块对输出脉冲进行调控，脉冲产生模块连接投放控制单元。

【技术特征摘要】
1.用于环境监测的无人机系统，其特征在于：包括主控制单元、飞行姿态测量单元、信号接收单元、定位单元、摄像单元、执行单元和投放控制单元，所述主控制单元包括采用双闭环PID控制的控制模块、信号获取模块和电机控制输出模块，所述飞行姿态测量单元包括三轴加速度计、三轴磁场计和三轴陀螺仪，用于检测飞行姿态参数，飞行姿态测量单元通过数据解析模块对采集的参数进行运算后，将数据传输到控制模块，所述电机控制输出模块连接执行单元，执行单元包括控制各旋翼的电机和控制电机的电机调节模块；所述信号接收单元接收地面控制中心的控制信号，信号接收单元将接收的信号传输到主控制单元的信号获取模块进行解析后，将解析后的数据传输到控制模块；所述定位单元采用GPS模块，定位单元连接主控制单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈从平，
申请(专利权)人：陈从平，
类型：发明
国别省市：四川,51