水空两栖无人航行器的控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种水空两栖无人航行器的控制系统，航行器包括船体、可倾转旋翼、固定旋翼，旋翼电机和舵机，可倾转旋翼对称设置在船体的前部，固定旋翼对称设置在船体的后部，可倾转旋翼和固定旋翼均由单独的旋翼单机驱动，舵机与可倾转旋翼传动连接，控制可倾转旋翼的倾角，控制系统包括中央控制器和与中央控制器连接的超声波模块、GPS模块、无线通信模块、电源模块、WiFi模块、十轴姿态解析模块、毫米波雷达模块、水空环境感应模块、旋翼电机驱动模块、舵机驱动模块和遥控模块。本发明专利技术提供的水空两栖无人航行器控制系统和控制方法可适配多种倾转类型水空两栖无人航行器。

【技术实现步骤摘要】
水空两栖无人航行器的控制系统及控制方法
本专利技术涉及无人机
，具体涉及一种水空两栖无人航行器的控制系统及控制方法。
技术介绍
随着我国对海洋和环境的重视，现有无人机与无人船已无法满足人们对于近海海洋资源开发、监测、勘探以及海上搜救的任务需求，无人机虽然效率很高，但只能提供侦察和监视工作，不能完成海上搜救任务；无人船虽然可以提供大量物资，但视野狭窄，无法充分了解和定位事件区域，巡航和救援的效率低下。所以迫切需要一种既能在空中飞行，又能在近海海域航行，具备海洋环境观测、海洋区域内巡航以及具有海上救援功能的设备，而水空两栖无人航行器同时具备的空中飞行、水中航行的特性为解决这一问题提供了可行思路。控制系统是水空两栖无人航行器的核心，是决定无人航行器能顺利进行水空模式过渡转化的关键。现有两栖无人飞机的控制系统适用对象单一，不能保证水空两种模式稳定的切换，同时缺少对周围环境的分析，从而导致作业过程效率低，灵活性差。所以有必要设计出一种水空两栖无人航行器的控制系统及方法，使得倾转类水空两栖无人航行器在水、空环境中过渡平稳，同时能够对周围水、陆环境进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水空两栖无人航行器的控制系统，所述航行器包括船体(14)、可倾转旋翼(15)、固定旋翼(16)，旋翼电机(17)和舵机(18)，所述可倾转旋翼(15)对称设置在所述船体(14)的前部，所述固定旋翼(16)对称设置在所述船体(14)的后部，所述可倾转旋翼(15)和所述固定旋翼(16)均由单独的所述旋翼单机(17)驱动，所述舵机(18)与所述倾转旋翼(15)传动连接，控制所述可倾转旋翼(15)的倾角，其特征在于：包括中央控制器(1)和与所述中央控制器(1)连接的超声波模块(2)、GPS模块(3)、无线通信模块(4)、电源模块(5)、WiFi模块(6)、十轴姿态解析模块(7)、毫米波雷达模块...

【技术特征摘要】
1.一种水空两栖无人航行器的控制系统，所述航行器包括船体(14)、可倾转旋翼(15)、固定旋翼(16)，旋翼电机(17)和舵机(18)，所述可倾转旋翼(15)对称设置在所述船体(14)的前部，所述固定旋翼(16)对称设置在所述船体(14)的后部，所述可倾转旋翼(15)和所述固定旋翼(16)均由单独的所述旋翼单机(17)驱动，所述舵机(18)与所述倾转旋翼(15)传动连接，控制所述可倾转旋翼(15)的倾角，其特征在于：包括中央控制器(1)和与所述中央控制器(1)连接的超声波模块(2)、GPS模块(3)、无线通信模块(4)、电源模块(5)、WiFi模块(6)、十轴姿态解析模块(7)、毫米波雷达模块(8)、水空环境感应模块(9)、旋翼电机驱动模块(10)、舵机驱动模块(11)和遥控模块(12)，所述中央控制器(1)处理各个模块所采集到的数据，根据设定和指令计算并控制相应的模块，所述超声波模块(2)用于获得航行器与障碍物之间的距离，所述GPS模块(3)用于获取航行器的经纬度和高度信息，所述无线通信模块(4)用于航行器与上位机和所述遥控模块(12)之间无线通讯，所述电源模块(5)为所述旋翼电机(17)和所述舵机(18)供电，并通过所述中央控制器(1)为各个模块供电，所述WiFi模块(6)用于航行器接收调参控制指令，所述十轴姿态解析模块(7)包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计和气压计，用于采集航行器的姿态角和位置信息，所述毫米波雷达模块(8)用于识别航行器当前所处环境，所述水空环境感应模块(9)用于判定当前航行器所处的水空状态，所述旋翼电机驱动模块(10)与所述旋翼电机(17)连接，用于驱动所述旋翼电机(17)，所述舵机驱动模块(11)与所述舵机(18)连接用于驱动所述舵机(18)转动，所述遥控模块(12)用于远程遥控。


2.根据权利要求1所述的一种水空两栖无人航行器的控制系统，其特征在于：所述水空环境感应模块(9)采用液位传感器，两个所述液位传感器分别设置在所述船体(14)前部和尾部的水线附近。


3.根据权利要求1所述的一种水空两栖无人航行器的控制系统，其特征在于：所述水空环境感应模块(9)采用雨滴传感器，所述雨滴传感器设置在所述船体(14)底部。


4.根据权利要求1所述的一种水空两栖无人航行器的控制系统，其特征在于：所述舵机(18)通过齿轮组驱动所述可倾转旋翼(15)实现倾转。


5.根据权利要求1所述的一种水空两栖无人航行器的控制系统，其特征在于：所述中央控制器(1)采用STM32主控芯片，输出PWM控制信号给所述旋翼电机驱动模块(10)从而控制所述旋翼电机(17)的转速，输出PWM控制信号或脉冲信号给所述舵机驱动模块(11)从而控制所述舵机(18)的转动。


6.根据权利要求1所述的一种水空两栖无人航行器的控制系统，其特征在于：所述超声波模块(2)采用HC-SR04超声波模块；所述GPS模块(3)采用ubloxM8N双模GPS模块，同时支持GPS和北斗定位导航；所述无线通信模块(4)采用NRF24L01无线数传模块，具有130us快速切换和唤醒时间，同时提供6个接收机的功能；所述电源模块(5)采用大容量锂电池给所述旋翼电机(17)和所述舵机(18)供电，同时通过稳压模块给所述中央控制器(1)供电；所述WiFi模块(6)采用ESP8266WiFi模块，支持AP、STA...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛文涛，朱雷，叶辉，杨晓飞，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32