一种无人直升机控制系统仿真平台技术方案

本发明专利技术涉及无人机技术领域，具体为一种无人直升机控制系统仿真平台，包括仿真运行主机和与所述仿真运行主机连接以实现数据传输的飞行控制地面站和模型仿真地面站；所述仿真运行主机上搭载有仿真模型系统和飞行控制系统；所述仿真模型系统包括伺服舵机模型和传感器模型；所述伺服舵机模型用于接收来自飞行控制系统产生的舵机操作指令并转化成机械运动操纵旋翼的过程；所述传感器模型用于为飞行控制系统提供传感器伪数据；所述飞行控制系统用于接收来自仿真模型系统中传感器伪数据并运算得到舵机操纵指令。本发明专利技术所提供的仿真模型系统与飞行控制系统形成闭环控制，仿真模型系统能够及时验证飞行控制系统的可行性及稳定性，以提高飞行控制系统的安全性。

A simulation platform for control system of unmanned helicopter

【技术实现步骤摘要】
一种无人直升机控制系统仿真平台
本专利技术涉及无人机
，具体为一种无人直升机控制系统仿真平台。
技术介绍
相对于四旋翼，无人直升机的控制要复杂的多，因此在研究自主飞行时，飞行试验还是有很大的不确定性和危险性的，为了保证飞行安全，缩短开发周期，降低开发费用，在完成飞行控制系统的搭建之后，首先要对已完成的控制系统进行仿真来检验控制系统设计方案的可行性，验证其算法可靠性和稳定性。因此，建立一个可靠的能反应无人直升机动态特性的仿真平台就很有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无人直升机控制系统仿真平台，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术的上述专利技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种无人直升机控制系统仿真平台，包括仿真运行主机和与所述仿真运行主机连接以实现数据传输的飞行控制地面站和模型仿真地面站；所述仿真运行主机上搭载有仿真模型系统和飞行控制系统；所述仿真模型系统包括伺服舵机模型和传感器模型；所述伺服舵机模型用于接收来自飞行控制系统产生的舵机操作指令并转化成机械运动操纵旋翼的过程；所述传感器模型用于为飞行控制系统提供传感器伪数据；所述飞行控制系统用于接收来自仿真模型系统中传感器伪数据并运算得到舵机操纵指令；所述飞行控制地面站与所述飞行控制系统连接，所述飞行控制地面站用于修改飞行控制参数和规划航线并上传至所述飞行控制系统，所述飞行控制系统用于将飞行状态信息实时传递给飞行控制地面站以监控飞行状态；所述模型仿真地面站与所述仿真模型系统连接，所述模型仿真地面站用于控制仿真模型的开始/结束以及初始化仿真模型状态，所述仿真模型系统用于将仿真模型运动状态参数实时传递给模型仿真地面站以监控其变化和规律。优选的，所述传感器模型包括加速度计、陀螺仪、磁感应计和GPS模块。优选的，所述飞行控制系统内置有用于存储飞行数据的数据存储器。优选的，所述飞行控制地面站与所述飞行控制系统，所述模型仿真地面站与所述仿真模型系统均通过USB串口进行数据连接。优选的，所述模型仿真地面站设置有多个，用于分析不同模型仿真地面站数据的一致性以验证飞行控制系统和仿真模型系统的通信是否正常。优选的，所述仿真模型系统还包括直升机模型、阵风模型和椭圆地球模型；所述直升机模型包括主旋翼模型、尾旋翼模型、空气动力学模型以及六自由度直升机刚体模型；所述阵风模型用于模拟自然环境下阵风扰动的情况；所述椭圆地球模型用于将GPS经纬度和高度坐标转换成地球平面坐标。与现有技术相比，本专利技术提供了一种无人直升机控制系统仿真平台，具备以下有益效果：本专利技术所提供的仿真模型系统与飞行控制系统形成闭环控制，仿真模型系统能够及时验证飞行控制系统的可行性及稳定性，以提高飞行控制系统的安全性。附图说明图1为实施例所提供的仿真平台原理图；图2为实施例所提供的飞行控制系统与仿真模型系统的关系图；图3为实施例所提供的仿真模型系统的结构图。图中：10、仿真运行主机；11、飞行控制系统；12、仿真模型系统；121、伺服舵机模型；122、直升机模型；123、阵风模型；124、传感器模型；20、飞行控制地面站；30、模型仿真地面站。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：请参阅图1-3，本专利技术提供一种技术方案：一种无人直升机控制系统仿真平台，包括仿真运行主机10和与仿真运行主机10通过串口进行连接以实现数据传输的飞行控制地面站20和模型仿真地面站30；仿真运行主机10为装有Linux系统的计算机平台，该计算机平台的核心模块为SCM9602。仿真运行主机10上搭载有仿真模型系统12和飞行控制系统11；飞行控制系统11地面站基于Qt图形界面应用程序开发框架开发；仿真模型系统12地面站基于LABVIEW图形界面应用程序开发；仿真模型系统12包括但不限于伺服舵机模型121、直升机模型122、阵风模型123、椭圆地球模型以及传感器模型124；其中直升机模型122包括但不限于主旋翼模型、尾旋翼模型、空气动力学模型以及六自由度直升机刚体模型；阵风模型123用于模拟自然环境下阵风扰动的情况；椭圆地球模型用于将GPS经纬度和高度坐标转换成地球平面坐标；传感器模型124包括但不限于加速度计、陀螺仪、磁感应计和GPS模块。飞行控制系统11接收来自仿真模型系统12的传感器模型124伪数据，经过控制算法到的运算得到舵机操纵指令，并发送给仿真模型系统12。飞行控制系统11和飞行控制地面站20通过USB串口进行连接，通过飞行控制地面站20可以修改飞行控制参数和规划航线，然后上传至飞行控制系统11，同时飞行控制系统11把飞行状态信息实时传递给飞行控制地面站20用于实验人员监控飞行状态。飞行控制系统11还内置有数据存储器，数据存储器可选用TF卡，能够根据需求存储想要的无人直升机飞行数据，用来分析一次飞行的效果。仿真模型系统12与仿真模型地面站也是通过USB串口进行连接，通过模型仿真地面站30可以控制仿真模型的开始/结束，初始化仿真模型状态，监控仿真模型运动状态参数的变化规律，同时可以通过两个地面站显示数据的对比验证飞行控制系统11和仿真模型系统12的通信是否正常。请参阅图2和3所示，基于Linux系统的仿真运行主机10是仿真平台的核心，其中飞行控制系统11接收仿真模型系统12中来自加速度计、陀螺仪、磁感应计和GPS模块等传感器模型124的伪数据，经控制算法计算得出各伺服舵机的操纵指令，发送给仿真模型系统12，最终达到控制直升机稳定飞行的目的。仿真模型系统12中伺服舵机模型121接收来自飞行控制系统11产生的舵机操作指令并转化成机械运动操纵旋翼的过程；最后将传感器模型124得到的伪数据以真实传感器数据的形式发送给飞行控制系统11。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利技术范围由所附权利要求及其等同物限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人直升机控制系统仿真平台，其特征在于，包括仿真运行主机(10)和与所述仿真运行主机(10)连接以实现数据传输的飞行控制地面站(20)和模型仿真地面站(30)；所述仿真运行主机(10)上搭载有仿真模型系统(12)和飞行控制系统(11)；/n所述仿真模型系统(12)包括伺服舵机模型(121)和传感器模型(124)；/n所述伺服舵机模型(121)用于接收来自飞行控制系统(11)产生的舵机操作指令并转化成机械运动操纵旋翼的过程；/n所述传感器模型(124)用于为飞行控制系统(11)提供传感器伪数据；/n所述飞行控制系统(11)用于接收来自仿真模型系统(12)中传感器伪数据并运算得到舵机操纵指令；/n所述飞行控制地面站(20)与所述飞行控制系统(11)连接，所述飞行控制地面站(20)用于修改飞行控制参数和规划航线并上传至所述飞行控制系统(11)，所述飞行控制系统(11)用于将飞行状态信息实时传递给飞行控制地面站(20)以监控飞行状态；/n所述模型仿真地面站(30)与所述仿真模型系统(12)连接，所述模型仿真地面站(30)用于控制仿真模型的开始/结束以及初始化仿真模型状态，所述仿真模型系统(12)用于将仿真模型运动状态参数实时传递给模型仿真地面站(30)以监控其变化和规律。/n...

【技术特征摘要】
1.一种无人直升机控制系统仿真平台，其特征在于，包括仿真运行主机(10)和与所述仿真运行主机(10)连接以实现数据传输的飞行控制地面站(20)和模型仿真地面站(30)；所述仿真运行主机(10)上搭载有仿真模型系统(12)和飞行控制系统(11)；
所述仿真模型系统(12)包括伺服舵机模型(121)和传感器模型(124)；
所述伺服舵机模型(121)用于接收来自飞行控制系统(11)产生的舵机操作指令并转化成机械运动操纵旋翼的过程；
所述传感器模型(124)用于为飞行控制系统(11)提供传感器伪数据；
所述飞行控制系统(11)用于接收来自仿真模型系统(12)中传感器伪数据并运算得到舵机操纵指令；
所述飞行控制地面站(20)与所述飞行控制系统(11)连接，所述飞行控制地面站(20)用于修改飞行控制参数和规划航线并上传至所述飞行控制系统(11)，所述飞行控制系统(11)用于将飞行状态信息实时传递给飞行控制地面站(20)以监控飞行状态；
所述模型仿真地面站(30)与所述仿真模型系统(12)连接，所述模型仿真地面站(30)用于控制仿真模型的开始/结束以及初始化仿真模型状态，所述仿真模型系统(12)用于将仿真模型运动状态参数实时传递给模型仿真地面站(30)以监控其变化和规律。


2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，李玉龙，徐旺，
申请(专利权)人：湖南捷飞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43