三翼双桨重组式无人机uav自动控制系统的制作方法

专利名称：三翼双桨重组式无人机uav自动控制系统的制作方法
技术领域：
本发明是有关于无人机UAV (Unmanned Aerial Vehicle)的技术领域,且特别是有关于三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统。
背景技术：
航拍及测绘是有人直升机的强项，但是在城市规划、发展、地产以及企事业厂房等拍摄中会经常遇到低空、小范围、高精度的航拍及测绘，相对于有人直升机，无人机执行这样的任务具有效率高、成本低的特点。无人机器遥感，既是利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技木、遥测遥控技术、通讯技木、GPS差分定位技术和遥感应用技木，具有自动化、智能化、专用化快速获取国土、资源、环境等空间遥感信息，完成遥感数据处理、建模和应用分析的应用技术。无人机作为可以快速移动的空中作业平台，载运测绘用相机，按照航空摄影测量的要求对目标区域进行拍摄。对得到的照片进行测绘处理，得到三维数据进而绘制输出图纸。普通航拍无人机具有以下优点
(1)可以普及应用，与载人机相比无人机最大的优点是成本低廉；
(2)对于重点目标测绘精度高，卫星和载人机“飞得高，看得远”，作业范围大，但是针对某ー个重点作业区域测绘精度和目标细节的反应细腻度远不如小巧灵活、低空近距离作业的无人机，无人机近距离拍摄图像分辨率可达厘米级；
(3)对建筑物等形状复杂的目标可进行近距离、多角度三维测绘，没有“死角”；
(4)从无人机航拍影像中可以精确的分出每ー栋建筑的位置，道路，河流，水体，地形和城市区域都可以清晰地分辨出来，丰富可辨的地物信息使地形图更新和地貌信息提取等操作变的异常简单；
但是长期运行发现具有以下问题
1)采用燃油发动机的无人机经常产生较大的噪声，污染了周围的环境，而且无人机航拍的地方多为居民居住区，影响了他们的正常生活；
2)国内ー些航拍无人机采用的是固翼无人机，这种无人机在启动的时候需要一个很长具有坡度的滑道或者用力抛出，不能垂直升起和降落，増加了航拍的难度，特别是遇到危机情况时，不能垂直降落，使用场合大大限制；
3)对于采用蓄电池作为动カ来源的无人机，受无人机所带载荷的限制，一般的电池能量受到限制，航拍时间很短，并且在这个系统对于蓄电池參数考虑较少，有的时候并不是按照蓄电池的特性在放电，极大地伤害了蓄电池，影响了其寿命；
4)受无人机功率的影响，飞行载荷较小，一般只能携带较轻的摄影设备，拍摄效果与预期有一定差距；
5)受电机出力的影响，现有无人机抵抗风カ能力较弱，当遇到较大风カ时，航拍的效果较差，航拍图像在成像过程中出现的畸变、模糊、失真或混入噪声，造成图像质量的下降，这使得后期的处理非常麻烦；
6)启动性能较差，无人旋翼机是ー种多体系统，旋翼、机体、升力面等的运动藕合、惯性耦合、结构耦合和气动耦合，以及非定常、非线性特性，使建立其启动动力学数学模型相当地困难，在一些复杂环境下启动时受环境影响，自动启动性能较差；
7)现有无人机旋转机翼都是固定在无人机上方机械结构上，所以这个无人机占有较大的空间，不便于远距离携帯。

发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统，解决了现有技术中抗干扰能力差的问题。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统，包括处理器単元、控制器、第一电机、第二电机、第三电机、第四 电机、第五电机、第六电机、信号处理器、无人机以及地面无线控制台，所述的处理器单元与地面无线控制台通讯，所述的处理器单元发出控制信号至所述控制器，通过所述的控制器把控制信号分为第一驱动信号、第二驱动信号、第三驱动信号、第四驱动信号、第五驱动信号以及第六驱动信号，所述的第一驱动信号、第二驱动信号、第三驱动信号、第四驱动信号、第五驱动信号和第六驱动信号分别控制所述的第六电机、第一电机、第二电机、第四电机、第三电机以及第五电机，其中，通过所述的第一电机的第二驱动信号、通过所述的第二电机的第三驱动信号、通过所述的第三电机的第五驱动信号、通过所述的第四电机的第四驱动信号、通过所述的第五电机的第六驱动信号和通过所述的第六电机的第一驱动信号经过信号处理器合成之后，控制无人机的运动。在本发明ー个较佳实施例中，所述的处理器单元为一双核处理器，包括DSP处理器、FPGA处理器以及设于DSP处理器和FPGA处理器的上位机系统和运动控制系统，所述的上位机系统包括人机界面模块、舶拍定位模块以及在线输出模块，所述的运动控制系统包括多轴伺服控制模块、数据采集存储模块以及I/O控制模块，所述的地面无线控制台与多轴伺服控制模块通讯，其中，DSP处理器用于控制人机界面模块、舶拍定位模块、在线输出模块、数据采集存储模块以及I/O控制模块，FPGA处理器用于控制多轴伺服控制模块，且DSP处理器及FPGA处理器之间实时进行数据交换和调用。在本发明ー个较佳实施例中，所述的三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统还包括电池，所述电池进ー步与第二电机和第四电机的输出端连接，且处理器単元进ー步分别连接至第二电机输出端和电池之间的连接点以及第四电机输出端和电池之间的连接点。在本发明ー个较佳实施例中，所述的电池进ー步与第一电机和第三电机的输出端连接，且处理器単元进ー步分别连接至第一电机输出端和电池之间的连接点以及第三电机输出端和电池之间的连接点。在本发明一个较佳实施例中，所述的电池进ー步与第六电机和第五电机的输出端连接，且处理器単元进ー步分别连接至第六电机输出端和电池之间的连接点以及第五电机输出端和电池之间的连接点。在本发明ー个较佳实施例中，所述的多轴伺服控制模块还包括转换模块，所述的转换模块用于把数字信号转换成模拟信号。在本发明ー个较佳实施例中，所述的多轴伺服控制模块还包括编码器模块和速度模块，所述的编码器模块用于检测无人机的实际转速，判断是否符合速度要求，是否过快或过慢，并发出控制信号；所述的速度模块与编码器模块通讯连接，当编码器模块检测无人机实际转速过快或过慢，速度模块根据编码器模块检测的结果来调节无人机实际转速。在本发明ー个较佳实施例中，所述的多轴伺服控制模块还包括电流模块，所述的电流模块用于调整电池的供电功率达到无人机需要的范围。在本发明ー个较佳实施例中，所述的多轴伺服控制模块还包括位移模块，所述的位移模块用于检测无人机是否到达既定位移，如果离既定过远，发出加速指令至控制器；如果离既定位移过近，则发出減速指令至控制器。在本发明ー个较佳实施例中，所述的多轴伺服控制模块还包括高度模块，所述的 高度模块用于检测无人机是否达到既定高度，如果离既定过低，发出升高指令至控制器；如果离既定过高，则发出降低指令至控制器。本发明的三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统，为了提高运算速度，保证无人机UAV控制系统的稳定性和可靠性，本发明在单片的DSP处理器中引入FPGA处理器，形成基于DSP+FPGA的双核处理器，并舍弃了传统无人机采用单桨的结构，在此系统中引入了单翼正反桨的结构，这使得系统的动力性能大大提高，为了延长无人机的航拍时间，系统采用高性能的锂离子电池，并充分考虑锂离子电池在这个系统的作用，实现单ー控制器同步控制六轴电机的功能，把无人机UAV控制系统中工作量最大的多轴伺服系统和数据信号处理交给FPGA处理，充分发挥FPGA数据处理速度较快的特点，而人机界面模块、舶拍定位模块、在线输出模块、数据采集存储模块、I/O控制模块以及地面无线控制台等功能交给DSP处理器控制，这样就实现了 DSP处理器与FPGA处理器的分エ，把DSP处理器从繁重的工作量中解脱出来。


图I为本发明较佳实施例的三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统的电路图； 图2为图I中处理器単元的方框 图3为本发明较佳实施例的无人机飞行受カ图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。随着微电子技术和计算机集成芯片制造技术的不断发展和成熟，DSP处理器由于其快速的计算能力，不仅广泛应用于通信与视频信号处理，也逐渐应用在各种高级的控制系统中。AD公司的ADSP-21XX系列提供了低成本、低功耗、高性能的处理能力和解决方案，其中的ADSP-2188指令执行速度高达75MIPS，加上独立的算术逻辑单元，拥有強大的数字信号处理能力。此外，大容量的RAM被集成到该芯片内，可以极大地简化外围电路设计，降低系统成本和系统复杂度，也大大提高了数据的存储处理能力。基于现场可编程门阵列的FPGA处理器及现代电子设计自动化的EDA技术的硬件实现方法是最近几年出现了ー种全新的设计思想。虽然FPGA处理器本身只是标准的単元阵列，没有一般的集成电路所具有的功能，但用户可以根据自己的设计需要，通过特定的布局布线工具对其内部进行重新组合连接，在最短的时间内设计出自己的专用集成电路，这样就减小成本、缩短开发周期。由于FPGA处理器采用软件化的设计思想实现硬件电路的设计，这样就使得基于FPGA处理器设计的系统具有良好的可复用和修改性，这种全新的设计思想已经逐渐应用在高性能的交流驱动控制上，并快速发展。如图I所示，为本发明较佳实施例的三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统的电路图。本实施例中，三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统包括电池、处理器単元、控制器、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机、信号处理器、无人机以及地面无线控制台，所述的处理器单元与地面无线控制台通讯。其中，第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机和第六电机均采用无刷直流电机。本发明中，所述电池为锂离子电池，是ー种供电装置，为整个系统的工作提供工作电压。所述电池进ー步与第二电机和第四电机的输出端连接，且处理器単元进ー步分别连接至第二电机输出端和电池之间的连接点以及第四电机输出端和电池之间的连接点；所述的电池进一歩与第一电机和第三电机的输出端连接，且处理器単元进ー步分别连接至第一 电机输出端和电池之间的连接点以及第三电机输出端和电池之间的连接点；所述的电池进一歩与第六电机和第五电机的输出端连接，且处理器単元进ー步分别连接至第六电机输出端和电池之间的连接点以及第五电机输出端和电池之间的连接点。本发明中，所述的处理器单元内置控制系统及控制电路，所述的处理器单元发出控制信号至所述控制器，通过所述的控制器把控制信号分为第一驱动信号、第二驱动信号、第三驱动信号、第四驱动信号、第五驱动信号以及第六驱动信号，所述的第一驱动信号、第ニ驱动信号、第三驱动信号、第四驱动信号、第五驱动信号和第六驱动信号分别控制所述的第六电机、第一电机、第二电机、第四电机、第三电机以及第五电机，其中，通过所述的第一电机的第二驱动信号、通过所述的第二电机的第三驱动信号、通过所述的第三电机的第五驱动信号、通过所述的第四电机的第四驱动信号、通过所述的第五电机的第六驱动信号和通过所述的第六电机的第一驱动信号经过信号处理器合成之后，控制无人机的运动。本发明为克服现有技术中单片的DSP处理器不能满足三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统的稳定性和快速性的要求，舍弃了三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统所采用单片的DSP处理器的工作模式，提供了基于DSP+FPGA处理器的全新控制模式。处理器单元以FPGA处理器为处理核心，实现数字信号的实时处理，把DSP处理器从复杂的工作当中解脱出来，实现部分的信号处理算法和FPGA处理器的控制逻辑，并响应中断，实现数据通信和存储实时信号。本文的发明是围绕微小型三旋翼无人机展开的，这种无人机采用了电动式三旋翼机械结构，为了増加飞行动力和有效载荷，每ー个旋翼上帯有上下两个正反桨，这种形式能増大其飞行时的带载能力。它由机载视觉位姿參数估计系统对其飞行位姿态进行測量，通过机载飞行控制系统控制使其各旋翼之间协调运动，实现微小型三旋翼无人机的飞行姿态自动调整，完成垂直起落，空中悬停、左动、右动、俯仰等飞行控制。请參阅图2，所述处理器单元为一双核处理器，其包括DSP处理器及FPGA处理器，二者可相互通讯，实时进行数据交换和调用。所述的处理器单元还包括设于DSP处理器和FPGA处理器的上位机系统和运动控制系统，所述的上位机系统包括人机界面模块、舶拍定位模块以及在线输出模块，所述的运动控制系统包括多轴伺服控制模块、数据采集存储模块以及I/O控制模块，所述的地面无线控制台与多轴伺服控制模块通讯，其中，DSP处理器用于控制人机界面模块、舶拍定位模块、在线输出模块、数据采集存储模块以及I/o控制模块，FPGA处理器用于控制多轴伺服控制模块。上位机系统包括人机界面模块、舶拍定位模块以及在线输出模块。人机界面模块包括开始/重启按键及功能选择键；舶拍定位模块用于定位高压巡线的位置以及參数设置；在线输出模块模块用于提示无人机的工作状态，比如是无人机工作过程中或到站状态提示。运动控制系统包括多轴伺服控制模块、数据采集存储模块以及I/O控制模块。其 中，数据采集存储模块模块为一存储器；1/0控制模块包括RS-232串行接ロ、ICE端ロ等。多轴伺服控制模块进一歩包括转换模块、编码器模块、电流模块、速度模块、位移模块以及高度模块。其中，所述转换模块包括模拟数字转换器(ADC, Analog to Digital Converter)及数字模拟转换器(DAC, Digital to Analog Converter);所述编码器模块用于检测无人机的实际转速，判断是否符合速度要求，是否过快或过慢，并发出控制信号。所述电流模块与电池和控制器、转换模块连接。转换模块根据电池和控制器的电流，判断工作功率，并把功率状况反馈至电池，电流模块用于调整电池的供电功率达到无人机需要的范围。所述速度模块与编码器模块通讯连接，当编码器模块检测无人机实际转速过快或过慢，速度模块根据编码器模块检测的结果来调节无人机的实际转速。所述位移模块检测无人机是否到达既定位移，如果离既定过远，发出加速指令至控制器；如果离既定位移过近，则发出減速指令至控制器。所述高度模块用于检测无人机是否达到既定高度，如果离既定过低，发出升高指令至控制器；如果离既定过高，则发出降低指令至控制器。对于处理器单元为一双核处理器，在电源打开状态下，先由人机界面模块工作，再根据实际工作需要，在人机界面上选择无人机的区域位置，无人机把实际运行传输參数给给处理器単元中的DSP处理器，DSP处理器处理后与FPGA处理器通讯，然后由FPGA处理器处理四个电机的多轴伺服控制模块，并把处理数据通讯给DSP处理器，由DSP处理器继续处理后续的运行状态。结合以上描述，上位机系统包括人机界面模块、舶拍定位模块、在线输出模块等功能；运动控制系统包括多轴伺服控制模块、数据采集存储模块、I/o控制模块等功能。其中，工作量最大的多轴伺服控制模块交给FPGA处理器控制，其余的包括上位机系统和地面无线控制台交给DSP处理器控制，这样就实现了 DSP处理器与FPGA处理器的分エ，同时二者之间也可以进行通讯，实时进行数据交换和调用。请參阅图3，本发明中三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统具体的功能实现如下
本发明中的六个电机分别为Ml、Ml I、M2、M21、M3、M31，所产生的カ分别为Π、f 11、f2、f21、f3、f31，且满足以下公式
!总=fl-t- fll/1^1 = /3+/31
1)在无人机未接到任何指令之前，它一般会和普通直升机没有区別，固定在某ー个区域，开电后会直接进入垂直升降运动自锁状态，一直等待地面无线装置的指令或者是机载升降命令；
2)无人机配有半自主/全自动两种启动模式，在启动前，操作员首先判断一下周围环境，如果不利于自动启动时，操作员可以采用半自主控制模式，仅仅操作控制平台上的上下左右几个操作键，帮助无人机完成复杂环境下的升起启动；
3)当无人机接到升起或降低指令后，将首先判断锂离子电池能源情况，如果电源不正常，将向DSP处理器发出中断请求，DSP处理器会对中断做第一时间响应，如果DSP处理器的中断响应没有来得及处理，无人机上的六个电机将被自锁，无人机处于等待运动状态；
4)当无人机接到飞行指令后，如果电源正常，无人机将进行正常的升起运动。控制器通 过PWM输出同时增加六个电机M1、M11、M2、M21、M3、M31的输出功率，并保证上下三个个旋翼所处的平面相互平行，旋翼转速随之增加，使总合拉力u=f 1+f Il+f2+f21+ f3+f31增大并能克服无人机自身重力mg,当u - mg> O时,则无人机向上垂直升起,判断高度的压カ传感器将工作，当进入预设高度附近时，通过PWM输出同时慢慢减小6个旋翼电机Ml、Mil、M2、M21、M3、M31的输出功率，使总合拉力u=fl+fll+f2+f21+ f3+f31减小，当u - mg= O时，则锁定当前各个电机的功率，无人机悬停在当前位置，飞机进入直线飞行状态，并开启航拍装置，准备实时向地面传回拍摄图像；
5)当无人机在直线飞行状态接到地面无线降低高度请求时，控制器通过PWM输出会同时减小六个电机M1、M11、M2、M21、M3、M31的输出功率，并保证上下三个个旋翼所处的平面相互平行，此时旋翼转速随之減少，使得总合拉力u=fl+fll+f2+f21+ f3+f31也随之減少，当u - mgく O吋，则无人机向下作垂直降落飞行，此时判断高度的压カ传感器将工作，当进入预设高度时，通过PWM输出同时慢慢增加六个旋翼电机M1、M11、M2、M21、M3、M31的输出功率，使总合拉力u=fl+fll+f2+f21+ f3+f31增加，当u - mg= O时，则锁定当前各个电机的功率，无人机悬停在当前位置，飞机进入新的直线飞行状态，并开启航拍装置，准备实时向地面传回拍摄图像；
6)当控制Ml、Mll电机转速同步增加，其拉カ合力/!ゑ随之増大，同时控制M2、M21、M3、M31电机转速同步减小，其拉カ合力/2 、、随之減少，使得Ml、MlI电机产生的拉カ/I总与M2、M21、M3、M31电机产生的拉カ俾、博.之差大于零，即A急-俾-俾>0，可使旋翼拉力产生向前的水平分量，机身向前俯仰侧倾，产生俯仰角Θ，因此可控制飞机向前飞行，满足航拍时向航拍靠近的要求；
7)当控制M2、M21、M3、M31电机转速同步增加，其拉力/2总、/ 随之増大，同时控制Ml、Mll电机转速同步减小，其拉力/随之減少，使得M2、M21、M3、M31电机产生的拉カ傾、、俾与Ml、M11电机产生的拉カ/I总之差大于零，即/2.t + /it - /I总>0，可使旋翼
拉カ产生向后的水平分量，机身向后俯仰，产生俯仰角Θ，因此可控制飞机向后飞行；
8)当控制M1、M11、M2、M21电机转速同步增加，其拉カfl、fll、f2、f21随之増大，同时控制M3、M31电机转速减小，其拉カf3、f31随之減少，使得M1、M11、M2、M21电机产生的拉カ/Iゑ、/^与M3、M31电机产生的拉カ傅之差大于零，即/lt + /lt - /li> >0，可使旋翼拉力产生向左水平分量，机身向左前方侧倾滚转，产生侧向俯仰角Φ，因此可控制飞机向左飞行动作。9)当Ml、Mil、M3、M31电机转速增加，其拉カH、fll、f3、f31随之而増大，同时控制M2、M21电机转速同步减小，其拉カf2、f21随之減少，使得M1、M11、M3、M31电机产生的拉カ/^、/1^.与之对称的12121电机产生的拉力/之差大于零，g卩/It +/It-傅>0，可使旋翼拉力产生向右水平分量，机身向右侧倾滚转，产生侧向俯仰角Φ，因此可控制飞机向右飞行动作；
10)本无人机装备了多种报警系统，能通过无人机障碍探侧系统，在碰撞到障碍物之前自动悬停，并一直悬飞在当前位置，并根据障碍物的性质判断是绕飞还是返航，这样就保证了其在运动过程中对周围环境的适应，減少了环境对其的干扰。 本发明三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统具有的有益效果是
1:此无人机可以低空飞行，空域申请便利，降低了对天气条件的要求；
2:地面无线控制台可有效地与无人机进行通讯，地面无线控制台系统可迅速被携帯到达监测区，有利于航拍需要；
3:采用无刷直流电机调速系统替代了普通直流电机调速系统，使得控制系统的体积更小、重量更轻、出力更大、启动和制动性能更好；
4:在控制过程中，充分考虑了锂离子电池在这个系统中的作用，基于DSP+FPGA控制器时刻都在对锂离子电池的SOC和电池的问题，当发现能量不够或者电池有问题需要处理时会中断任务，及时通知地面无线控制台并自动返航，保证了无人机的安全；
5:由于无人机采用的是三翼6桨的结构，这使得无人机可以最大极限的抵抗风カ，使得航拍过程中风カ对各种采集图像的干扰大大降低；
6:由于无人机采用的是三翼6桨的结构可以折叠，这使得无人机占用的空间大大降低，可以很便于远程携帯；
7、本无人机是为了航拍及测绘而设计的，所以加入了高精度舶拍定位系统，只要在执行任务初期输入各个航拍位置的坐标就可以自动航拍并实时传输画面；
8:由FPGA处理器处理多轴电机的全数字伺服控制，大大提高了运算速度，解决了单片的DSP处理器运行较慢的瓶颈，缩短了开发周期短，并且程序可移植能力强；
9:完全实现了 6轴电机控制信号的同步，有利于提高无人机的稳定性和动态性能；
10:由于本控制器采用FPGA处理器处理大量的数据与算法，并充分考虑了高压源对系统的干扰，并把DSP处理器从繁重的工作量中解脱出来，抗干扰能力大大增强；
11:许多特定的场合要求有视距外精确直接遥控能力，同时在飞行控制或导航系统无法正常工作时，此无人机可以根据可靠的数据图像传输系统从自主飞行切換成安全模式，有效地保证了无人机的安全；
12:本无人机加入了自动悬停功能，当无人机遇到紧急情况接到地面控制装置更改任务请求时，控制器会发出原地停车指令，并迅速调整当前六个电机的状态，使飞机悬停在当前状态；
13:由于采用的是无人机航拍并适时传回控制画面，如果地面控制装置发现有可疑图像时可以让无人机悬停然后后退，重新航拍并传回清晰画面；
14:本无人机航拍起飞着陆场地小，当遇到特殊情况时候可以方便地在车顶及屋顶上起降等特点，并可在空中有限的范围内作悬停飞行，因此具有相当广泛的用途；
15:本无人机航拍为低空飞行，为了满足建筑航拍需要，飞行高度在20m-200m可调，属于近景航空摄影测量，摄影测量精度达到了亚米级，精度范围在O. 10-0. 25m ；
16:本无人机装备了多种报警系统，能通过无人机障碍探测系统，在碰撞到障碍物之前自动悬停，并一直悬飞在当前位置，并根据障碍物的性质判断是绕飞还是返航，这样就保证了在运动过程中对周围环境的适应，減少了环境对其的干扰。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的 专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统，其特征在于，包括处理器单元、控制器、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机、信号处理器、无人机以及地面无线控制台，所述的处理器单元与地面无线控制台通讯，所述的处理器单元发出控制信号至所述控制器，通过所述的控制器把控制信号分为第一驱动信号、第二驱动信号、第三驱动信号、第四驱动信号、第五驱动信号以及第六驱动信号，所述的第一驱动信号、第二驱动信号、第三驱动信号、第四驱动信号、第五驱动信号和第六驱动信号分别控制所述的第六电机、第一电机、第二电机、第四电机、第三电机以及第五电机，其中，通过所述的第一电机的第二驱动信号、通过所述的第二电机的第三驱动信号、通过所述的第三电机的第五驱动信号、通过所述的第四电机的第四驱动信号、通过所述的第五电机的第六驱动信号和通过所述的第六电机的第一驱动信号经过信号处理器合成之后，控制无人机的运动。
2.根据权利要求I所述的三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统，其特征在于，所述的处理器单元为一双核处理器，包括DSP处理器、FPGA处理器以及设于DSP处理器和FPGA处理器的上位机系统和运动控制系统，所述的上位机系统包括人机界面模块、舶拍定位模块以及在线输出模块，所述的运动控制系统包括多轴伺服控制模块、数据采集存储模块以及I/O控制模块，所述的地面无线控制台与多轴伺服控制模块通讯，其中，DSP处理器用于控制人机界面模块、舶拍定位模块、在线输出模块、数据采集存储模块以及I/O控制模块，FPGA处理器用于控制多轴伺服控制模块，且DSP处理器及FPGA处理器之间实时进行数据交换和调用。
3.根据权利要求I所述的三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统，其特征在于，所述的三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统还包括电池，所述电池进一步与第二电机和第四电机的输出端连接，且处理器单元进一步分别连接至第二电机输出端和电池之间的连接点以及第四电机输出端和电池之间的连接点。
4.根据权利要求3所述的三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统，其特征在于，所述的电池进一步与第一电机和第三电机的输出端连接，且处理器单元进一步分别连接至第一电机输出端和电池之间的连接点以及第三电机输出端和电池之间的连接点。
5.根据权利要求3所述的三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统，其特征在于，所述的电池进一步与第六电机和第五电机的输出端连接，且处理器单元进一步分别连接至第六电机输出端和电池之间的连接点以及第五电机输出端和电池之间的连接点。
6.根据权利要求2所述的三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统，其特征在于，所述的多轴伺服控制模块还包括转换模块，所述的转换模块用于把数字信号转换成模拟信号。
7.根据权利要求2所述的三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统，其特征在于，所述的多轴伺服控制模块还包括编码器模块和速度模块，所述的编码器模块用于检测无人机的实际转速，判断是否符合速度要求，是否过快或过慢，并发出控制信号；所述的速度模块与编码器模块通讯连接，当编码器模块检测无人机实际转速过快或过慢，速度模块根据编码器模块检测的结果来调节无人机实际转速。
8.根据权利要求3所述的三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统，其特征在于，所述的多轴伺服控制模块还包括电流模块，所述的电流模块用于调整电池的供电功率达到无人机需要的范围。
9.根据权利要求2所述的三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统，其特征在于，所述的多轴伺服控制模块还包括位移模块，所述的位移模块用于检测无人机是否到达既定位移，如果离既定过远，发出加速指令至控制器；如果离既定位移过近，则发出减速指令至控制器。
10.根据权利要求2所述的三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统，其特征在于，所述的多轴伺服控制模块还包括高度模块，所述的高度模块用于检测无人机是否达到既定高度，如果离既定过低，发出升高指令至控制器；如果离既定过高，则发出降低指令至控制器。
全文摘要
本发明的三翼双桨重组式无人机UAV自动控制系统，为了提高运算速度，保证无人机UAV控制系统的稳定性和可靠性，本发明在单片的DSP处理器中引入FPGA处理器，形成基于DSP+FPGA的双核处理器，并舍弃了传统无人机采用单桨的结构，在此系统中引入了单翼正反桨的结构，这使得系统的动力性能大大提高，为了延长无人机的航拍时间，系统采用高性能的锂离子电池，实现单一控制器同步控制六轴电机的功能，把无人机UAV控制系统中工作量最大的多轴伺服系统和数据信号处理交给FPGA处理，充分发挥FPGA数据处理速度较快的特点，实现了DSP处理器与FPGA处理器的分工，把DSP处理器从繁重的工作量中解脱出来。
文档编号G05D1/08GK102854882SQ201210354099
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者张好明, 王应海, 李熙 申请人:苏州工业园区职业技术学院