专利名称：无人飞行器通用自动驾驶仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无人飞行器领域，更具体的说，是涉及一种高精度的无人飞行器通用自动驾驶仪。
背景技术：
无人飞行器是指具有远程遥控或者自主飞行能力，能够携带诸如照相机、通讯设备以及其它任务载荷的无人航空飞行器，其在勘测和侦察领域扮演着重要的角色。自动驾驶仪是无人飞行器飞行系统的关键子系统，由四个模块组成飞行控制CPU、姿态参考系统、GPS模块、舵机控制模块组成。随着航空技术的发展以及对无人飞行器越来越广泛的需求，自动驾驶仪向着高精度、小型化、数字化方向发展。目前比较流行的飞行控制系统基本上是以DSP、PowerPC等作为飞行控制CPU，外 围配以三轴MEMS陀螺仪、三轴MEMS加速度计、三轴磁罗盘、微型气压高度计、微型空速传感器、微型磁力计、微型GPS接收机等。由于作为惯性导航系统核心敏感器部分的三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁罗盘分别单独设置，布线复杂，影响控制精度，降低了可靠性，而且，体积大。
实用新型内容本实用新型是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种将三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁罗盘集成为一个整体作为惯性导航系统的核心敏感器，以提高控制精度，提高可靠性，体积小的无人飞行器通用自动驾驶仪。本实用新型通过下述技术方案实现一种无人飞行器通用自动驾驶仪，包括飞行控制CPU、舵机控制模块、姿态参考系统、GPS接收机，所述姿态参考系统包括姿态位置参考数据处理器和惯性导航系统，其特征在于，所述惯性导航系统的核心敏感器部分包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁罗盘，所述三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁罗盘的数据输出端分别与A/D转换器的输入端连接，所述A/D转换器的数据输出端与正交校正与数据预处理器的数据输入端连接，所述正交校正与数据预处理器的数据输出端与卡尔曼滤波器的数据输入端连接，所述卡尔曼滤波器的数据输出端通过数据接口与姿态位置参考数据处理器的姿态数据的输入端连接，所述GPS接收机的数据输出端与姿态位置参考数据处理器的位置数据的输入端连接；所述姿态位置参考数据处理器的数据输出端与所述飞行控制CPU连接，所述飞行控制CPU与所述舵机控制模块连接。所述飞行控制CPU采用ARMl I处理器。所述GPS接收机采用差分GPS接收机。温度控制器的数据输出端与所述A/D转换器的温度数据输入端连接。本实用新型具有下述技术效果I、本实用新型的自动驾驶仪将由三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁罗盘集成的9自由度惯性导航系统为核心敏感器，减少了布线，同时搭配高精度差分GPS，提高了控制精度，可以达到亚米级的控制精度，而且，可靠性高，体积小，重量轻。2、本实用新型的自动驾驶仪以ARMll处理器为核心CPU，提高了处理速度，实时性好。3、本实用新型的自动驾驶仪采用高精度差分GPS接收机，提高了控制精度。
图I为本实用新型无人飞行器通用自动驾驶仪的原理图；图2为三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁罗盘集成的9自由度惯性导航系统的原
理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实用新型无人飞行器通用自动驾驶仪的原理图如图I、图2所示，包括飞行控制CPU、舵机控制模块、姿态参考系统、GPS接收机，所述姿态参考系统包括姿态位置参考数据处理器和惯性导航系统，所述惯性导航系统的核心敏感器部分包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁罗盘，所述三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁罗盘的数据输出端分别与A/D转换器的输入端连接，所述A/D转换器的数据输出端与正交校正与数据预处理器的数据输入端连接，所述正交校正与数据预处理器的数据输出端与卡尔曼滤波器的数据输入端连接，所述卡尔曼滤波器的数据输出端通过数据接口与姿态位置参考数据处理器的姿态数据的输入端连接，所述GPS接收机的数据输出端与姿态位置参考数据处理器的位置数据的输入端连接；所述姿态位置参考数据处理器的数据输出端与所述飞行控制CPU连接，所述飞行控制CPU与所述舵机控制模块连接。其中，正交校正与数据预处理器可以采用单片机。所述飞行控制CPU采用ARMl I处理器。所述GPS接收机采用差分GPS接收机。温度控制器的数据输出端与所述A/D转换器的温度数据输入端连接。三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁罗盘、温度传感器检测到的数据通过A/D转换、正交校正、卡尔曼滤波等处理后得到高性能的姿态参考数据，通过数据输出接口送到姿态位置参考数据处理器，GPS接收机接收到的位置数据送到姿态位置参考数据处理器，经过姿态位置参考数据处理器进行融合得到低成本、高精度的姿态参考数据提供给飞行控制CPU，通过飞行控制CPU控制舵机，从而控制无人飞行器的自动飞行。由于三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁罗盘集成为一个整体，减少了布线，提高了控制精度。本实用新型的无人机自动驾驶仪基于ARMll的处理器设计，可针对固定翼和直升机以及飞艇、四旋翼等其他无人飞行器。
权利要求1.一种无人飞行器通用自动驾驶仪，包括飞行控制CPU、舵机控制模块、姿态參考系统、GPS接收机，所述姿态參考系统包括姿态位置參考数据处理器和惯性导航系统，其特征在于，所述惯性导航系统的核心敏感器部分包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁罗盘，所述三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁罗盘的数据输出端分别与A/D转换器的输入端连接，所述A/D转换器的数据输出端与正交校正与数据预处理器的数据输入端连接，所述正交校正与数据预处理器的数据输出端与卡尔曼滤波器的数据输入端连接，所述卡尔曼滤波器的数据输出端通过数据接ロ与姿态位置參考数据处理器的姿态数据的输入端连接，所述GPS接收机的数据输出端与姿态位置參考数据处理器的位置数据的输入端连接；所述姿态位置參考数据处理器的数据输出端与所述飞行控制CPU连接，所述飞行控制CPU与所述舵机控制模块连接。
2.根据权利要求I所述的无人飞行器通用自动驾驶仪，其特征在于，所述飞行控制CPU采用ARMll处理器。
3.根据权利要求I所述的无人飞行器通用自动驾驶仪，其特征在于，所述GPS接收机采用差分GPS接收机。
4.根据权利要求I所述的无人飞行器通用自动驾驶仪，其特征在于，温度控制器的数据输出端与所述A/D转换器的温度数据输入端连接。
专利摘要本实用新型公开了一种无人飞行器通用自动驾驶仪，旨在提供一种将三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁罗盘集成在一起作为惯性导航系统的核心敏感器，以提高控制精度，体积小的自动驾驶仪。惯性导航系统的核心敏感器部分包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁罗盘，三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁罗盘的数据输出端分别与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器的数据输出端与正交校正与数据预处理器的数据输入端连接，正交校正与数据预处理器的数据输出端与卡尔曼滤波器的数据输入端连接，卡尔曼滤波器的数据输出端通过数据接口与姿态位置参考数据处理器的姿态数据的输入端连接。该驾驶仪控制精度高，可靠性高，体积小，重量轻。
文档编号G05D1/02GK202583877SQ20122013381
公开日2012年12月5日 申请日期2012年3月27日 优先权日2012年3月27日
发明者齐旭光, 傅田, 刘臣 申请人:天津尊德航空科技有限公司