样。
[0035]所述的逻辑处理器包括有导航控制器和增稳控制器；所述的导航控制器采用侧偏距方法控制无人机驶向目标航线:如图2所示，由无人机当前位置和目标航线位置的差值提供修正量，再加上目标航线的角度，得到控制器的角度指令量；根据当前空速和目标航点空速，得到增稳控制器的空速指令量。这个指令数值根据自由飞时得到的无人机信息进行比例计算和限幅。所述的增稳控制器采用PID方法控制无人机的航向角和空速。
[0036]所述的导航控制器分为航迹规划和航迹控制两模块:如图3所示:所述的航迹规划模块用于通过GPS/北斗、气压高度计等传感器经数据融合算法，得出翼伞无人机的实时定位信息，翼伞在编程轨迹与航迹规划程序下完成航迹控制，实现翼伞无人机能在未知区域内超视距自主飞行。所述的航迹控制模块采用侧偏距加航向角作为翼伞无人机的偏航角指令对无人机位置进行修正。
[0037]所述的增稳控制采用GPS/北斗的速度输出作为反馈信号对航向进行速率闭环反馈控制，增加控制系统的控制阻尼，达到增加控制系统的控制稳定性目的，使无人翼伞的飞行稳定性、可操纵性等得到较大的改善。
[0038]本发明在实际使用时首先架设好地面站和翼伞无人机，检查设备结构，确保链路通畅，由操作手控制翼伞无人机起飞，起飞过程中，通过分析操作手手动遥控飞行的数据，对比遥控输入量和伞绳的输出量，选取平稳的线性度好的数据段，利用最小二乘算法辨识出翼伞的线性化模型，根据理论模型计算输入输出量的数量级，幅值信息(因为翼伞的柔性特质，该模型不可靠，仅可用于定性
进行多次飞行，通过实际数据人工修正理论模型，得到可用的数据。用于自主飞行。翼伞无人机的起飞和着陆采用手工控制方式，而其在空中执行任务的阶段采用自主飞行方式。以上为飞行准备工作，下面为飞行控制:
在自主飞行中，通过数据采集模块中各个传感器组进行采集翼伞的三轴姿态信息、位置信息、三轴线速度信息、三轴角速率信息、三轴加速度信息、三轴风速信息以及高度信息，并把上述信息变为数字信号，然后把数字信号由数据输入输出处理器发送至惯性解算处理器，惯性解算处理器对数字信号进行数据融合与处理，得到飞行控制需要的姿态、位置及速度数据的信息；
如图2和图3所示，飞控导航计算机根据无人机的姿态、位置及速度数据的信息通过导航控制器的处理从而得到飞行控制器的指令，并送发飞行控制器的指令到控制器，控制器根据指令控制执行机构动作。导航控制器采用侧偏距方法，由无人机当前位置和目标航线位置的差值(所谓侧偏距)提供修正量，再加上目标航线的角度，得到控制器的角度指令量；根据当前空速和目标航点空速，得到增稳控制器的空速指令量。这个指令数值根据自由飞时得到的无人机信息进行比例计算和限幅。所述的增稳控制器采用PID方法，以航向角和空速为反馈量，输出操纵绳偏移量，作为导航算法的内环，控制无人机的航向角和空速。
[0039]由于翼伞无人机的起飞和着陆，因为低空低速以及场地限制，可控余量小，采用操作手手控的方式。
【主权项】
1.一种翼伞无人机飞行控制器，其特征在于:包括数据采集模块和用于对数据采集模块采集的数据进行分析处理以及发送控制指令的飞控导航计算机；所述的飞控导航计算机包括惯性解算处理器、数据输入输出处理器和逻辑处理器，所述的逻辑处理器包括有导航控制器和增稳控制器； 用于执行飞控导航计算机发出的控制指令，并控制翼伞无人机飞行状态进行变化的执行机构； 地面站模块:所述的地面站模块包括用于保证数据通信可靠性的地面测控链路通信模块、用于将翼伞无人机的位置和飞行姿态等数据进行显示的数据显示模块和对翼伞无人机进行任务规划和遥控动作进行控制的地面站，所述地面站通过地面测控链路通信模块与飞控导航计算机相连接； 所述的数据采集模块的输出端通过模数转换模块连接飞控导航计算机的输入端，飞控导航计算机的输出端连接执行机构的控制器信号输入端。2.根据权利要求1所述的翼伞无人机飞行控制器，其特征在于:所述的数据采集模块由设在在无人机上的导航传感器、三轴加速度、三轴陀螺仪、三轴磁力机、温度传感器和气压高度计组成的传感器组构成。3.根据权利要求2所述的翼伞无人机飞行控制器，其特征在于:所述的数据输入输出处理器用于采集翼伞的三轴姿态信息、位置信息、三轴线速度信息、三轴角速率信息、三轴加速度信息、三轴风速信息以及高度信息，并发送上述信息到逻辑处理器。4.根据权利要求3所述的翼伞无人机飞行控制器，其特征在于:所述的执行机构包括左操纵绳、右操纵绳、后缘加速绳、后缘操纵绳、伺服舵机、带动传动机构的舵机和翼伞操控模块；所述的翼伞操控模块用于操纵左右操纵绳实现翼伞左右拐弯与速度控制；操纵后缘加速绳改变迎角实现速度控制；操纵后缘操纵绳实现升阻比控制。5.根据权利要求4所述的翼伞无人机飞行控制器，其特征在于:所述的地面站包括人机交互模块和数据上传模块，其中人机交互模块将操作人员的意图转化为数据信息，交给翼伞无人机执行；数据上传模块是将操作人员指令交给数据通信模块，数据上传模块是与数据通信的接口。6.根据权利要求5所述的翼伞无人机飞行控制器，其特征在于:所述的导航控制器采用侧偏距方法控制无人机驶向目标航线:由无人机当前位置和目标航线位置的差值提供修正量，再加上目标航线的角度，得到控制器的角度指令量；根据当前空速和目标航点空速，得到增稳控制器的空速指令量，这个指令数值根据自由飞时得到的无人机信息进行比例计算和限幅。7.根据权利要求6所述的翼伞无人机飞行控制器，其特征在于:所述的增稳控制器采用PID方法控制无人机的航向角和空速。8.根据权利要求7所述的翼伞无人机飞行控制器，其特征在于:所述的导航控制器分为航迹规划和航迹控制两模块:所述的航迹规划模块用于通过GPS/北斗、气压高度计等传感器经数据融合算法，得出翼伞无人机的实时定位信息，翼伞在编程轨迹与航迹规划程序下完成航迹控制，实现翼伞无人机能在未知区域内超视距自主飞行。9.根据权利要求8所述的翼伞无人机飞行控制器，其特征在于:所述的航迹控制模块采用侧偏距加航向角作为翼伞无人机的偏航角指令对无人机位置进行修正。10.根据权利要求9所述的翼伞无人机飞行控制器，其特征在于:所述的增稳控制器采用GPS/北斗的速度输出作为反馈信号对航向进行速率闭环反馈控制，增加控制系统的控制阻尼，达到增加控制系统的控制稳定性目的，使无人翼伞的飞行稳定性、可操纵性等得到较大的改善。
【专利摘要】本发明公开了一种翼伞无人机飞行控制器，包括数据采集模块、飞控导航计算机、执行机构和地面站模块；本发明的目的是提供翼伞的自主智能化飞行控制，针对当前翼伞控制器的特点和翼伞无人机的工作要求，该飞行控制器操纵翼伞无人机系统按照既定的航线飞行，执行类似侦察、通信中继、森林防火等常规无人机的任务，使翼伞像无人机一样工作。本发明拓展了翼伞的使用范围。
【IPC分类】G05D1/10
【公开号】CN105404308
【申请号】CN201510824172
【发明人】翟彬, 李晨伟, 薛明旭, 赵鑫宇, 吉海明, 孟长, 陈晨
【申请人】中国电子科技集团公司第二十七研究所
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月24日