一种无人机姿态保持系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无人机控制技术领域，具体涉及一种无人机姿态保持系统。
【背景技术】
[0002]无人驾驶飞机简称“无人机”，与载人飞机相比，它具有体积小、价格低、使用方便、
适用多种场合使用等特点，因此可以广泛地应用到航空遥感、气象研究、农业飞播等方面中，特别在靶机和军事中具有特别的优势，无人机凭借其良好的机动性和隐蔽性正在成为现代高科技战争中不可缺少的武器，已经被越来越多地装备到各国军队，通过无人机完成的军事侦察、执行作战任务也越来越多。
[0003]目前，现有的无人机空中作业时，面临着恶劣环境的风险，尤其没有对风场(随机风、风切变)的监测报警装置，且无人机自身抗风能力一般，没有很好的姿态保持功能，因此，无人机的使用很多时候被局限在特定的天气情况下，但是即使在特定的天气情况下也并不能保证无人在执行任务过程中不遇到风场，而且复杂天气情况下使用无人机有时候是避免不了的，这就使无人机可能有面对风场造成损坏的情况。
[0004]当前，现有的无人机的飞行姿态大多通过遥控或者自我调节实现，例如现有专利公开号为CN 104793624 A，一种无人机姿态传感遥控装置，该无人机控制简单，操作灵活，但无人机无法针对风场进行监测，进入风场无法实时调整，从而可能导致无人机失控或损坏。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题在于，针对上述技术问题提供一种用于风场检测、报警，并能在风场中保持姿态稳定的无人机姿态保持系统。
[0006]本发明采取的技术方案是:
[0007]本发明提供了一种无人机姿态保持系统，该系统包括地面收发控制平台，和与地面收发控制平台通信连接的飞行参数测量装置、风场测量装置和姿态保持装置，其中，
[0008]飞行参数测量装置包括处理器、信号转换器、激光测距装置和GPS定位器，激光测距装置、GPS定位器和信号转换器分别和处理器相连，激光测距装置和GPS定位器分别用于测量无人机高度和位置并传输给处理器，信号转换器用于将处理器接收的无人机高度和位置数据传输至地面收发控制平台；
[0009]风场测量装置包括单片机、信号发送器、风标传感器、水平空速传感器、水平地速传感器、风场雷达测量器和风场解算模块，风标传感器、水平空速传感器、水平地速传感器和风场雷达测量器均与风场解算模块相连；风场解算模块和信号发送器均与单片机相连；风标传感器用于测量多点风向；水平空速传感器用于测量飞机的空速；水平地速传感器用于测量飞机的地速；风场雷达测量器用于测量风场的坐标；风场解算模块根据多点风向、空速、地速和风场的坐标解算出风场的位置、大小和覆盖面积并传输至单片机，单片机通过信号发送器将风场的位置、大小和覆盖面积发送到地面收发控制平台；
[0010]姿态保持装置包括自驾仪控制器、信号分配器、重心调节模块和滚转改平模块，重心调整模块和滚转改平模块与信号分配器相连，信号分配器与自驾仪控制器相连；信号分配器用于实现自动驾驶仪发送控制信号的中转和再分配；重心调节模块包括可移动配重物件和重心调整器；重心调整器通过信号分配器接收自驾仪控制器的控制信号，通过控制可移动配重物件的移动来实现调整无人机重心；滚转改平模块通过信号分配器接收自驾仪控制器的控制信号，通过调整无人机副翼来实现控制无人机滚转角；
[0011]地面收发控制平台包数据存储模块、电子地图模块、判断模块、接发模块和报警模块，接发模块用于接收信号转换器发送的无人机高度和位置及信号发送器发送的风场的位置、大小和覆盖面积，并存储至数据存储模块，同时电子地图模块可直接显示数据存储模块存储的相关数据，判断模块根据电子地图模块显示的相关数据来判断无人机是否进入风场，如果无人机进入风场，报警模块发出报警信号，接发模块将报警信号传输至自驾仪控制器。
[0012]进一步的，风场测量装置还包括温度传感器、湿度传感器和气压传感器。
[0013]风场测量装置还包括温度传感器、湿度传感器和气压传感器，通过温度传感器、湿度传感器和气压传感器来测量环境中的温度、湿度和气压的数据，一方面，通过这些可以用来校队风场解算模块解算出风场数据的准备性，另一方面测量出的温度、湿度和气压数据可以在电子地图中显示出来，用来给人们对无人机的飞行环境有个直观的判断，可以提高无人机的飞行安全性。
[0014]进一步的，飞行参数测量装置还包括震动幅度传感器，震动幅度传感器与处理器连接，震动幅度传感器用于检测无人机在飞行过程中震动参数并将震动参数传输至处理器。
[0015]通过设置震动幅度传感器，可用于检测无人机在飞行过程中震动参数并将震动参数传输至处理器，这样保证了无人机遇到恶劣环境或者气流干扰时，震动幅度传感器可进行感知并传输给处理器，然后处理器通过信号转换器将参数传输给地面收发控制平台，无人机相当于有了对环境的智能感知，可便于人们在地面对无人机飞行环境进行掌握。
[0016]进一步的，可移动配重物件为铁质材料，其下部设置有可相对于无人机机身轴线位置滑动的滑块。
[0017]进一步的，重心调整器包括电磁吸引力生成器和安装板，电磁吸引力生成器用于根据控制信号生成电磁吸引力吸引来控制可移动配重物件的移动，安装板设置在无人机内部机身轴线上，安装板上设有和滑块相配合的滑轨。
[0018]风场对无人机的干扰很强烈，在风场环境中，无人机晃动剧烈且受力比较杂乱，现有无人机很难通过简单的调节尾翼就实现无人机的俯仰平衡，可移动配重物件的设置，通过电磁吸引力生成器吸引可移动配重物件的移动来调节无人机的重心，相当于使用外力在最大程度上提升了无人机抗风能力，使无人机损坏和失稳的几率大大降低。
[0019]进一步的，姿态保持装置还包括与自驾仪控制器相连的紧急状着陆判断器和与信号分配器相连的气囊缓冲装置，紧急状着陆判断器用于判断姿态保持装置姿态保持是否失败，根据失败判断结果生成脱离信号并传输给自驾仪控制器；气囊缓冲装置，用于通过信号分配器接收自驾仪控制器的脱离信号，通过释放缓冲气囊实现紧急着陆。
[0020]进一步的，地面收发控制平台还包括第二报警模块，第二报警模块和接发模块相连用于接收脱离信号进行自动报警。
[0021]无人机的姿态保持装置可以保持无人机在风场中稳定飞行，但如果风场强度太大，为避免无人机损坏，姿态保持装置还设置了与自驾仪控制器相连的紧急状着陆判断器和与信号分配器相连的气囊缓冲装置，这样在姿态保持装置姿态保持失败时，可通过紧急状着陆判断器检测出来，并通过气囊缓冲装置的释放来保证无人机紧急降落后不会撞坏。而第二报警模块可以在地面收发控制平台进行报警，保证操作人员第一时间赶过去对无人机进行回收。
[0022]进一步的，气囊缓冲装置包含缓冲气囊和定向风兜，缓冲气囊由自充气式本体气囊和独立气囊组合装配而成，本体气囊为正三角形结构，独立气囊为三棱柱型且有相同的三个，每个独立气囊拥有各自独立气室，三个独立气囊通过三个延伸边相间相连地设置在本体气囊三个顶角处并和本体气囊构建成一个截顶锥型缓冲气囊结构。
[0023]进一步的，定向风兜有三个，三个定向风兜分别通过绳索和三个独立气囊的顶端相连，延伸边的高度和独立气囊的高度相同。
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