【技术实现步骤摘要】
一种基于仿生自主导航的无人机自驾仪
本专利技术涉及无人机导航、制导与控制
,尤其涉及一种用于长航时中小型固定翼、多旋翼无人机自动驾驶仪。
技术介绍
随着无人机技术的发展,其在人类生活各个领域展现了不可替代的作用,已经成为国防、经济等领域的重要装备。无人机是全球新一轮科技革命和产业革命的热点,其产业发展关乎国家利益、公民权益。无人机可实现远距离资源勘探、物资运输、地图测绘等多功能作业,在通信、气象、海洋、影视、执法、救援等领域具有巨大的应用前景与潜力。无人机代表着未来通用航空业的发展方向,将成为中国经济增长的新动力。无人机自动驾驶仪是无人机系统的核心关键技术,具有导航、制导与控制的功能。目前,现有无人机自驾仪导航系统大多依赖于惯性/卫星/地磁的组合导航方式,如已授权中国专利CN201210548065.0《一种用于固定翼和四旋翼无人机的自动驾驶仪》、已受理中国专利CN201710033304.1《油动多旋翼无人机自动驾驶仪》等。上述的导航方式在某些情况下存在局限性:惯性导航虽然具有很强的自主性,但长时间使用具有较大的累计误差,难以适应无人机长航时的需求,需借助外部导航信息及时进行修正。卫星、地磁等导航方式在某些场景极易受到电磁干扰,如高楼林立、电网巡线、铁矿探测等使用场景,将严重干扰到无人机导航系统,对无人机及其周围环境、人员造成极大的安全隐患。近年来仿生偏振光导航逐渐成为自主导航领域的研究热点,其具有误差不随时间积累、不易受电磁干扰、自主性强的优点,是一种新型的自主导航方式。专利 ...
【技术保护点】
1.一种基于仿生自主导航的无人机自驾仪,其特征在于,包括:第一微控制器(7)、第二微控制器(9)、惯性测量单元(8)、卫星导航模块(10)、第一接口电路(2)、第二接口电路(14)、数据存储单元(11)及电源稳压模块(1);/n第一微控制器(7):负责无人机捷联导航解算和无人机控制,与惯性测量单元(8)和第一接口电路(2)相连;第一微控制器(7)负责采集惯性测量单元(8)导航数据,进行捷联导航解算;同时第一微控制器(7)负责无人机控制,通过第一接口电路(2)接收遥控信号,控制外部执行机构;/n第二微控制器(9):负责无人机组合导航滤波解算,与卫星导航模块(10)、数据存储单元(11)、第二接口电路(14)相连;第二微控制器(9)负责采集卫星导航模块(10)的GNSS位置和速度信息,通过第二接口电路(14)采集外部传感器(26)数据,包括仿生偏振传感器(17)的偏振角及偏振度信息、地磁传感器(18)的三轴磁强信息、光流传感器(19)的光流速度信息、视觉传感器(20)的相对位置信息和大气数据系统(21)的动压、静压及温湿度,将上述数据代入卡尔曼滤波器中进行组合导航信息融合,修正捷联解算得到 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于仿生自主导航的无人机自驾仪,其特征在于,包括:第一微控制器(7)、第二微控制器(9)、惯性测量单元(8)、卫星导航模块(10)、第一接口电路(2)、第二接口电路(14)、数据存储单元(11)及电源稳压模块(1);
第一微控制器(7):负责无人机捷联导航解算和无人机控制,与惯性测量单元(8)和第一接口电路(2)相连;第一微控制器(7)负责采集惯性测量单元(8)导航数据,进行捷联导航解算;同时第一微控制器(7)负责无人机控制,通过第一接口电路(2)接收遥控信号,控制外部执行机构;
第二微控制器(9):负责无人机组合导航滤波解算,与卫星导航模块(10)、数据存储单元(11)、第二接口电路(14)相连;第二微控制器(9)负责采集卫星导航模块(10)的GNSS位置和速度信息,通过第二接口电路(14)采集外部传感器(26)数据,包括仿生偏振传感器(17)的偏振角及偏振度信息、地磁传感器(18)的三轴磁强信息、光流传感器(19)的光流速度信息、视觉传感器(20)的相对位置信息和大气数据系统(21)的动压、静压及温湿度,将上述数据代入卡尔曼滤波器中进行组合导航信息融合,修正捷联解算得到的姿态、速度和位置;
所述第一微控制器(7)与第二微控制器(9)通过分工和协作共同完成导航制导与控制任务;第一微控制器(7)与第二微控制器(9)之间通过串口相互通信,用于交换导航数据、控制指令和飞控状态信息;
外部传感器(26):包括仿生偏振传感器(17)、地磁传感器(18)、大气数据系统(21)、光流传感器(19)和视觉传感器(20);
数据存储单元(11):与第二微控制器(9)相连,用于存储航点信息、实时记录导航数据;
电源稳压模块(1)负责给系统各个模块提供稳定可靠的直流电源。
2.根据权利要求1所述的一种基于仿生自主导航的无人机自驾仪,其特征在于:当无人机自驾仪受到电磁干扰或者GNSS信号拒止时,系统进入仿生自主导航模式,利用惯性测量单元(8)提供的重力信息和仿生偏振传感器(17)提供的大气偏振分布模式信息修正捷联解算的姿态与航向漂移,利用光流传感器(19)提供的光流速度信息和大气数据系统(21)提供的空速信息保证速度信息可靠性,利用视觉传感器(20)的视觉里程计信息保证水平位置信息准确性,利用大气数据系统(21)提供的静压信息保证高度信息准确性。
3.根据权利要求1所述的一种基于仿生自主导航的无人机自驾仪,其特征在于:所述第一接口电路(2)包括:第一串行通信接口(4)、PWM接口(5)、第一CANFD接口(6)和S.Bus接口(3);其中第一串行通信接口(4)用于与外部数传电台一(28)通信;PWM接口(5)由光耦隔离电路组成,用于驱动外部电调、舵机等执行...
【专利技术属性】
技术研发人员:郭雷,王善澎,张霄,刘鑫,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。