一种采用联合控制平台的无人机系统的制作方法
【专利摘要】一种采用联合控制平台的无人机系统，其特征在于，包括通用飞控、任务设备、机体GPS模块、油电综合检测模块、超声模块、外部输入组件和定向跟踪天线和联合控制平台，所述联合控制平台包括机载联控模块、机载数传设备、地面站硬件模块和地面数传设备，所述机载联控模块分别连接通用飞控、任务设备、机体GPS模块、油电综合检测模块和超声模块，机载联控模块还连接机载数传设备，所述地面站硬件模块连接外部输入组件和定向跟踪天线，地面站硬件模块还连接地面数传设备，机载数传设备和地面数传设备之间通过无线通讯方式连接。本系统极大减少机载设备及地面设备的数量，减少协调难度和开发成本，增强便携及使用能力。
【专利说明】
一种采用联合控制平台的无人机系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及无人机控制技术，尤其与一种采用联合控制平台的无人机系统的结构有关。
【背景技术】
[0002]当前，随着无人飞行器的应用需求日益增加，各类与之相配套的通用飞控、航拍航测、其它任务设备等日益成熟，极大的方便了无人飞行器的研发及生产，有力的促进了无人飞行器应用的普及。但是由于通用型设备并不针对某一特定机型及任务，如各类通用飞控虽能较好的对无人飞行器自身姿态进行控制，实现如平飞、定向、悬停等以自身稳定飞行为主的各项功能，但由于缺乏具体的任务功能，使得通用无人机要实现功能就必须增加大量无法集中管控的任务设备，导致了当前多数通用无人机系统分散、各自为战，数据链路复杂，协调及地面控制设备繁多等影响用户体验的局面；少数成套无人飞行器虽然做了一定的系统集成，但多为专项开发设备，其程序集成度高，往往将飞控与应用写在同一芯片或同一程序中，不但开发难度大，也难以快速调整外围集成的设备，使得这类设备就算在同一行业中应用也无法跟据客户具体需求进行快速调整。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型提供一种采用联合控制平台的无人机系统，解决上述现有技术不足，将机载飞行控制系统、任务设备、飞行参数监测、飞行任务实施及自身状态检查等不同功能、设备有机整合为一个整体，共用一个数据链路和一个地面控制设备，减少机载设备及地面设备的数量，减少协调难度和开发成本，增强便携及使用能力。
[0004]为了实现本实用新型的目的，拟采用以下技术:
[0005]—种采用联合控制平台的无人机系统，其特征在于，包括通用飞控、任务设备、机体GPS模块、油电综合检测模块、超声模块、外部输入组件和定向跟踪天线和联合控制平台，所述联合控制平台包括机载联控模块、机载数传设备、地面站硬件模块和地面数传设备，所述机载联控模块分别连接通用飞控、任务设备、机体GPS模块、油电综合检测模块和超声模块，机载联控模块还连接机载数传设备，所述地面站硬件模块连接外部输入组件和定向跟踪天线，地面站硬件模块还连接地面数传设备，机载数传设备和地面数传设备之间通过无线通讯方式连接，其中:
[0006]机载联控模块，用于完成对通用飞控和任务设备的控制指令输出、航线及任务管理与实施、飞行参量的采集与下传、无人机自身状态检测以及地面指令处理；
[0007]地面站硬件模块，作为地面与无人机沟通的核心平台，用于实现空中参数的地面图形显示、地图、视频显示、航点航线编制、控制指令上传；
[0008]机载数传设备和地面数传设备分别包括有一个数传电台和一个图像传输设备，数传电台用于传输命令数据和各项参数信息，图像传输设备用于传输任务设备获取的图像信息。
[0009]进一步，所述机载联控模块、机载数传设备、机体GPS模块、油电综合检测模块、超声模块、通用飞控、任务设备均设置在无人机机体上，机载联控模块包括主控MCU、辅控MCU、姿态传感器、机载SD/CF卡和2个Rs232接口，主控MCU连接辅控MCU、姿态传感器、机载SD/CF卡、机体GPS模块、油电综合检测模块、超声模块和2个Rs232接口，辅控M⑶连接通用飞控和任务设备，其中:
[0010]所述主控MCU，用于采集机体GPS模块、油电综合检测模块、超声模块的传感数据和任务模块的图像信息，读取机载SD/CF卡，通过机载数传设备下传到地面站，同时接受地面站数据;把地面站数据、各传感器数据和机载SD/CF卡数据进行控制运算，生成通用飞控和任务设备的控制命令，并下传到辅控MCU;
[0011]所述辅控M⑶，用于接受主控M⑶下传的控制命令，通过通信协议解析控制命令，并按照解析结果向通用飞控和任务设备发送PWM控制信号；
[0012]所述机载SD/CF卡，用于保存机载联控平台初始参数和实时记录飞行器运行数据；
[0013]所述油电综合检测模块，用于检测无人机的油、电数据，通过AD采样计算出飞行器油、电参数量；
[0014]所述机载数传设备，通过Rs232接口与主控M⑶实现数据的收发；
[0015]所述姿态传感器，用于获取无人机的三维加速度、三维角速度和三维地磁场强度数据；
[0016]所述机体GPS模块，用于获取无人机所处经玮度、海拔高度和系统时间数据；
[0017]所述超声模块，用于检测无人机与四周障碍物和地面距离，通过控制运算，实现避障和安全的自动升降；
[0018]所述任务设备还可以通过Rs232接口与主控M⑶实现数据收发。
[0019]进一步，地面站硬件模块、地面数传设备、外部输入组件和定向跟踪天线均位于地面，所述地面站硬件模块包括核心M⑶、控制输入M⑶、地面SD/CF卡、显示屏、地面GPS模块和2个Rs232接口，核心M⑶连接地面GPS模块、显示屏、地面SD/CF卡和2个Rs232接口，控制输入M⑶通过一个Rs232接口连接核心MCU，控制输入M⑶连接外部输入组件和定向跟踪天线，其中:
[0020]所述核心MCU，用于实现对无人机飞行状态的实时监控，并对飞行参数、航点航线进行设置；
[0021]所述控制输入MCU，采集外部输入组件的遥控数据，形成命令帧，按通信协议通过Rs232接口实时上传到核心MCU ；
[0022]所述地面数传设备，通过Rs232接口与核心M⑶实现数据的收发；
[0023]所述地面SD/CF卡，用于存储飞行数据和机载联控配置参数，以及飞行回放；
[0024]所述地面GPS模块，用于获取底面控制硬件平台的经玮度、海拔高度和系统时间；
[0025]所述外部输入组件，用于产生6?8路通道的遥控信号；
[0026]所述定向跟踪天线用于接收无人机飞行信号，根据地面站移动方向和无人机飞行方向，响应核心MCU的命令，动态调整天线方向，保证数据接收的完整性。
[0027]本实用新型的有益效果是:
[0028]1、本实用新型有效解决了现有技术中通用飞控的处理器需要承担任务设备运算负担的问题，解放了通用飞控，让通用飞控可以专注于无人机自身飞行姿态的运算，将任务数据交给机载联控系统进行处理，且机载联控系统提供了标准接口，可以同时处理多个任务设备的数据，并且实现统一的地面控制；
[0029]2、本实用新型利用多数飞行器控制方式基本相同、飞行参量形式基本一致、各类通用无人机配套设备控制接口相同或相近的特点，将机载飞行控制系统、任务设备、飞行参数监测、飞行任务实施及自身状态检查等不同功能、设备有机整合为一个整体，共用一个数据链路和一个地面控制设备，在充分利用各子系统优秀能力的同时，又将其纳入一个整体进行规划及管理，极大的提高了无人飞行器的机载电子系统综合性能；
[0030]3、本实用新型不仅能方便无人机开发单位选用不同品牌的各类设备，更能快速接入客户功能需求，减少开发、生产周期，同时也极大的减少机载设备及地面设备的数量，减少了设备间协调难度及地面设备的数量，增强了无人飞行器的便携及使用能力，作为未来无人机机载电子设备的综合核心。
【附图说明】
[0031 ]图1示出了本实用新型的整体结构示意图。
[0032]图2示出了本实用新型的机载联控模块结构示意图。
[0033]图3示出了本实用新型的地面站硬件模块结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]如图1?3所示，一种采用联合控制平台的无人机系统，其特征在于，包括通用飞控、任务设备、机体GPS模块、油电综合检测模块、超声模块、外部输入组件和定向跟踪天线和联合控制平台，所述联合控制平台包括机载联控模块、机载数传设备、地面站硬件模块和地面数传设备，所述机载联控模块分别连接通用飞控、任务设备、机体GPS模块、油电综合检测模块和超声模块，机载联控模块还连接机载数传设备，所述地面站硬件模块连接外部输入组件和定向跟踪天线，地面站硬件模块还连接地面数传设备，机载数传设备和地面数传设备之间通过无线通讯方式连接，其中:机载联控模块，用于完成对通用飞控和任务设备的控制指令输出、航线及任务管理与实施、飞行参量的采集与下传、无人机自身状态检测以及地面指令处理;地面站硬件模块，作为地面与无人机沟通的核心平台，用于实现空中参数的地面图形显示、地图、视频显示、航点航线编制、控制指令上传;机载数传设备和地面数传设备分别包括有一个数传电台和一个图像传输设备，数传电台用于传输命令数据和各项参数信息，图像传输设备用于传输任务设备获取的图像信息。
[0035]具体的，所述机载联控模块、机载数传设备、机体GPS模块、油电综合检测模块、超声模块、通用飞控、任务设备均设置在无人机机体上，机载联控模块包括主控MCU、辅控MCU、姿态传感器、机载SD/CF卡和2个Rs232接口，主控MCU连接辅控MCU、姿态传感器、机载SD/CF卡、机体GPS模块、油电综合检测模块、超声模块和2个Rs232接口，辅控M⑶连接通用飞控和任务设备，其中:所述主控MCU，用于采集机体GPS模块、油电综合检测模块、超声模块的传感数据和任务模块的图像信息，读取机载SD/CF卡，通过机载数传设备下传到地面站，同时接受地面站数据;把地面站数据、各传感器数据和机载SD/CF卡数据进行控制运算，生成通用飞控和任务设备的控制命令，并下传到辅控MCU;所述辅控MCU，用于接受主控MCU下传的控制命令，通过通信协议解析控制命令，并按照解析结果向通用飞控和任务设备发送PWM控制信号;所述机载SD/CF卡，用于保存机载联控平台初始参数和实时记录飞行器运行数据;所述油电综合检测模块，用于检测无人机的油、电数据，通过AD采样计算出飞行器油、电参数量;所述机载数传设备，通过Rs232接口与主控MCU实现数据的收发;所述姿态传感器，用于获取无人机的三维加速度、三维角速度和三维地磁场强度数据;所述机体GPS模块，用于获取无人机所处经玮度、海拔高度和系统时间数据;所述超声模块，用于检测无人机与四周障碍物和地面距离，通过控制运算，实现避障和安全的自动升降；所述任务设备还可以通过Rs232接口与主控MCU实现数据收发。
[0036]具体的，地面站硬件模块、地面数传设备、外部输入组件和定向跟踪天线均位于地面，所述地面站硬件模块包括核心M⑶、控制输入M⑶、地面SD/CF卡、显示屏、地面GPS模块和2个Rs232接口，核心M⑶连接地面GPS模块、显示屏、地面SD/CF卡和2个Rs232接口，控制输入M⑶通过一个Rs232接口连接核心MCU，控制输入M⑶连接外部输入组件和定向跟踪天线，其中:所述核心MCU，用于实现对无人机飞行状态的实时监控，并对飞行参数、航点航线进行设置;所述控制输入MCU，采集外部输入组件的遥控数据，形成命令帧，按通信协议通过Rs232接口实时上传到核心M⑶;所述地面数传设备，通过Rs232接口与核心MCU实现数据的收发；所述地面SD/CF卡，用于存储飞行数据和机载联控配置参数，以及飞行回放;所述地面GPS模块，用于获取底面控制硬件平台的经玮度、海拔高度和系统时间。所述外部输入组件，用于产生6?8路通道的遥控信号;所述定向跟踪天线用于接收无人机飞行信号，根据地面站移动方向和无人机飞行方向，响应核心MCU的命令，动态调整天线方向，保证数据接收的完整性。
[0037]本实用新型有效解决了现有技术中通用飞控的处理器需要承担任务设备运算负担的问题，解放了通用飞控，让通用飞控可以专注于无人机自身飞行姿态的运算，将任务数据交给机载联控系统进行处理，且机载联控系统提供了标准接口，可以同时处理多个任务设备的数据，并且实现统一的地面控制、
[0038]本实用新型利用多数飞行器控制方式基本相同、飞行参量形式基本一致、各类通用无人机配套设备控制接口相同或相近的特点，将机载飞行控制系统、任务设备、飞行参数监测、飞行任务实施及自身状态检查等不同功能、设备有机整合为一个整体，共用一个数据链路和一个地面控制设备，在充分利用各子系统优秀能力的同时，又将其纳入一个整体进行规划及管理，极大的提高了无人飞行器的机载电子系统综合性能。
[0039]本实用新型不仅能方便无人机开发单位选用不同品牌的各类设备，更能快速接入客户功能需求，减少开发、生产周期，同时也极大的减少机载设备及地面设备的数量，减少了设备间协调难度及地面设备的数量，增强了无人飞行器的便携及使用能力，作为未来无人机机载电子设备的综合核心。
【主权项】
1.一种采用联合控制平台的无人机系统，其特征在于，包括通用飞控、任务设备、机体GPS模块、油电综合检测模块、超声模块、外部输入组件和定向跟踪天线和联合控制平台，所述联合控制平台包括机载联控模块、机载数传设备、地面站硬件模块和地面数传设备，所述机载联控模块分别连接通用飞控、任务设备、机体GPS模块、油电综合检测模块和超声模块，机载联控模块还连接机载数传设备，所述地面站硬件模块连接外部输入组件和定向跟踪天线，地面站硬件模块还连接地面数传设备，机载数传设备和地面数传设备之间通过无线通讯方式连接，其中: 机载联控模块，用于完成对通用飞控和任务设备的控制指令输出、航线及任务管理与实施、飞行参量的采集与下传、无人机自身状态检测以及地面指令处理； 地面站硬件模块，作为地面与无人机沟通的核心平台，用于实现空中参数的地面图形显示、地图、视频显示、航点航线编制、控制指令上传； 机载数传设备和地面数传设备分别包括有一个数传电台和一个图像传输设备，数传电台用于传输命令数据和各项参数信息，图像传输设备用于传输任务设备获取的图像信息。2.根据权利要求1所述的采用联合控制平台的无人机系统，其特征在于，所述机载联控模块、机载数传设备、机体GPS模块、油电综合检测模块、超声模块、通用飞控、任务设备均设置在无人机机体上，机载联控模块包括主控M⑶、辅控M⑶、姿态传感器、机载SD/CF卡和2个Rs232接口，主控M⑶连接辅控M⑶、姿态传感器、机载SD/CF卡、机体GPS模块、油电综合检测模块、超声模块和2个Rs232接口，辅控MCU连接通用飞控和任务设备，其中: 所述主控MCU，用于采集机体GPS模块、油电综合检测模块、超声模块的传感数据和任务模块的图像信息，读取机载SD/CF卡，通过机载数传设备下传到地面站，同时接受地面站数据;把地面站数据、各传感器数据和机载SD/CF卡数据进行控制运算，生成通用飞控和任务设备的控制命令，并下传到辅控MCU ； 所述辅控MCU，用于接受主控MCU下传的控制命令，通过通信协议解析控制命令，并按照解析结果向通用飞控和任务设备发送PWM控制信号； 所述机载SD/CF卡，用于保存机载联控平台初始参数和实时记录飞行器运行数据； 所述油电综合检测模块，用于检测无人机的油、电数据，通过AD采样计算出飞行器油、电参数量； 所述机载数传设备，通过Rs232接口与主控MCU实现数据的收发。3.根据权利要求2所述的采用联合控制平台的无人机系统，其特征在于:所述姿态传感器，用于获取无人机的三维加速度、三维角速度和三维地磁场强度数据。4.根据权利要求1或2所述的采用联合控制平台的无人机系统，其特征在于:所述机体GPS模块，用于获取无人机所处经玮度、海拔高度和系统时间数据。5.根据权利要求1或2所述的采用联合控制平台的无人机系统，其特征在于:所述超声模块，用于检测无人机与四周障碍物和地面距离，通过控制运算，实现避障和安全的自动升降。6.根据权利要求2所述的采用联合控制平台的无人机系统，其特征在于，所述任务设备还可以通过Rs232接口与主控MCU实现数据收发。7.根据权利要求1所述的采用联合控制平台的无人机系统，其特征在于，地面站硬件模块、地面数传设备、外部输入组件和定向跟踪天线均位于地面，所述地面站硬件模块包括核心MCU、控制输入MCU、地面SD/CF卡、显示屏、地面GPS模块和2个Rs232接口，核心MCU连接地面GPS模块、显示屏、地面SD/CF卡和2个Rs232接口，控制输入MCU通过一个Rs232接口连接核心MCU，控制输入MCU连接外部输入组件和定向跟踪天线，其中: 所述核心MCU，用于实现对无人机飞行状态的实时监控，并对飞行参数、航点航线进行设置； 所述控制输入MCU，采集外部输入组件的遥控数据，形成命令帧，按通信协议通过Rs232接口实时上传到核心MCU; 所述地面数传设备，通过Rs232接口与核心MCU实现数据的收发。8.根据权利要求6所述的采用联合控制平台的无人机系统，其特征在于，所述地面SD/CF卡，用于存储飞行数据和机载联控配置参数，以及飞行回放。9.根据权利要求6所述的采用联合控制平台的无人机系统，其特征在于，所述地面GPS模块，用于获取底面控制硬件平台的经玮度、海拔高度和系统时间。10.根据权利要求1或6所述的采用联合控制平台的无人机系统，其特征在于，所述外部输入组件，用于产生6?8路通道的遥控信号。11.根据权利要求1或6所述的采用联合控制平台的无人机系统，其特征在于，所述定向跟踪天线用于接收无人机飞行信号，根据地面站移动方向和无人机飞行方向，响应核心MCU的命令，动态调整天线方向，保证数据接收的完整性。
【文档编号】B64C19/02GK205469785SQ201620277751
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】王雷
【申请人】成都普蓝特科技有限公司