一种高速无人机超低空全程自主飞行控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无人机超低空飞行控制技术领域，尤其涉及一种高速无人机超低空全 程自主飞行控制系统。
【背景技术】
[0002] 目前，高速无人机由于高度控制精度低而均不能进行超低空飞行。无人机在飞行 高度上的划分没有国家具体标准，一般情况下，以海平面为基准线，在300m高空以上属于 常规高度飞行；在50m - 20m范围属于低空飞行；在20m以下属于超低空飞行。现有的无人 机在超低空飞行状态下，不能精确控制飞行高度，不能平稳地在20m以下进入超低空飞行 状态，而且自主化程度较低，内外场准备时间长；操纵复杂，对飞行操纵人员要求较高，故障 率高，严重影响和制约了无人机的推广应用。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种高速无人机超低空全程自主飞行控制系统，能够控制无 人机在高速超低空状态下，自主启动、自主爬升、自主进入预设定航线飞行，并在完成飞行 后自主回收，达到全程自主飞行。
[0004] 本发明采用的技术方案为：
[0005] -种高速无人机超低空飞行控制系统，包括姿态信息传感模块、高度信息传感模 块、航向信息传感模块和定位信息传感模块，采集模块的采集信号端分别连接姿态信息传 感模块、高度信息传感模块、航向信息传感模块和定位信息传感模块的输出端，采集模块的 信号输出端连接主控模块和通信模块的输入端，主控模块的输出端连接输出模块，主控模 块的通信端口连接通信模块，主控模块的供电端连接电源管理模块，主控模块的动力控制 端连接发动控制模块，主控模块的开关信号端连接开关控制模块连接，输出模块的控制端 连接执行模块的输入端，输出模块的输出端连接通信模块。
[0006] 所述的姿态信息传感模块包括检测无人机俯仰/倾侧姿态角的垂直陀螺仪和检 测无人机俯仰/倾侧姿态角速率的角速率陀螺仪。
[0007] 所述的高度信息传感模块包括采集绝对高度的无线电高度计和采集气压高度的 半导体硅压阻式气压高度传感器。
[0008] 所述的航向信息传感模块包括三轴磁航向传感器。
[0009] 所述的定位信息传感模块包括传输无人机经纬度的GPS接收机。
[0010] 所述的执行模块包括控制纵向姿态的升降舵机和控制横向姿态的副翼舵机。
[0011] 所述的发动控制模块包括发动机，温度传感器和发动机转速传感器输入端连接发 动机，温度传感器和发动机转速传感器输出端连接发动机主控模块的信号输入端，发动机 主控模块的输出端连接主控模块。
[0012] 本发明利用多个高精度传感器采集信息，将信息发送给飞行控制器，经由飞行控 制器程序计算，设定全程自主飞行模式，再由执行机构完成全程自主飞行动作，能够在无 人遥控的状态下，精确的计算航线，完成高速超低空飞行，减少人员操作，提高智能控制。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的电路原理框图；
[0014] 图2为本发明的三维程控飞行示意图；
[0015] 图3为本发明的三维程控方框原理图；
[0016] 图4为本发明的纵向通道控制原理图；
[0017] 图5为本发明的横向通道控制原理图；
[0018] 图6为本发明的高度通道控制原理图；
[0019] 图7为本发明的航向通道控制原理图；
[0020] 图8为本发明的航迹通道控制原理图；
[0021] 图9为本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0022] 如图1、2所示，本发明包括姿态信息传感模块、高度信息传感模块、航向信息传感 模块和定位信息传感模块，采集模块的采集信号端分别连接姿态信息传感模块、高度信息 传感模块、航向信息传感模块和定位信息传感模块的输出端，采集模块的信号输出端连接 主控模块和通信模块的输入端，主控模块的输出端连接输出模块，主控模块的通信端口连 接通信模块，主控模块的供电端连接电源管理模块，主控模块的动力控制端连接发动控制 模块，主控模块的开关信号端连接开关控制模块连接，输出模块的控制端连接执行模块的 输入端，输出模块的输出端连接通信模块。执行模块包括控制纵向姿态的升降舵机和控制 横向姿态的副翼舵机，姿态信息传感模块包括检测无人机俯仰/倾侧姿态角的垂直陀螺仪 和检测无人机俯仰/倾侧姿态角速率的角速率陀螺仪，高度信息传感模块包括采集绝对高 度的无线电高度计和采集气压高度的半导体硅压阻式气压高度传感器，航向信息传感模块 包括三轴磁航向传感器，定位信息传感模块包括传输无人机经纬度的GPS接收机，发动控 制模块包括发动机，温度传感器和发动机转速传感器输入端连接发动机，温度传感器和发 动机转速传感器输出端连接发动机主控模块的信号输入端，发动机主控模块的输出端连接 主控模块。
[0023] 超低空飞行方案
[0024] 超低空飞行控制方案在原HS-120高速无人机平面二维程控自主飞行的基础上， 加入高度、发动机油门控制，并在超低空飞行阶段高度数据由无线电高度表作基准校正改 进而成。
[0025] ①高度组合控制改造方案
[0026] 根据合同要求，全航程段采用程控飞行控制方式，为了保证超低空飞行高度的准 确性，拟采用气压式高度传感器和无线电高度表结合控制方式。
[0027] 采用气压高度传感器在定高控制方面具有非常高的可靠性和稳定性，能保证飞机 无论在中空、低空、超低空上都有较好的定高精度。通过B-75低速无人机的超低空飞行试 验，在飞行高度为20米时，利用气压高度传感器输出的高度信号作为飞行控制器的定高飞 行控制参量，定高高度（飞机的实际飞行高度与期望飞行高度的差值）精度误差在1米以 内。充分说明了气压高度传感器能为飞控器定高飞行控制提供精确的高度误差量。
[0028] 无线电高度表在测量飞机的实际高度上有非常高的精度，低空测量误差在0. 6米 范围内。因此，我们将两种传感器结合使用，利用无线电高度表测量的高度值标定无人机的 实际飞行高度，用气压高度传感器测量的高度值作为无人机的高度控制信号，这样既能满 足了测量真实高度的要求，又可以达到定高控制精度的要求。
[0029] 为了使无人机能够满足掠海20米高度超低空飞行的需求，靶用型无人机采用无 线电高度表和气压高度传感器综合控制，可实现对高度的精确控制。
[0030] 在超低空飞行时最重要的控制参量是定高控制信号，一方面要保证飞机相对于海 面的绝对高度的精确性，另一方面要保证在超低空飞行时特定高度上的稳定。采用气压式 高度传感器对高度稳定的控制，在飞机飞行高度上，利用无线电高度表测量的高度值作为 飞行高度参考量，保证飞机在所要求的高度上稳定飞行。
[0031] 当飞机进入超低空飞行阶段，首先调整发动机油门至低速状态，根据下一目标点 的要求，控制飞机分阶段、梯度式降高，逐渐降至目标点高度要求。控制飞机进入航线，开始 进行超低空飞行。在供靶段加大油门，使速度达到用户要求，此阶段高度的控制采用无线电 高度表基准校正方式，保证飞机飞行高度的准确性，采用气压高度