一种无人机的大气边界层环境自主探测系统及其控制方法与流程

文档序号:11863902阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种无人机的大气边界层环境自主探测方法,其特征在于,所述无人机的大气边界层环境自主探测控制方法包括:主控制器通过调用一系列的SDK函数控制M100飞行器按照预先设定的速度、角度执行飞行动作,同时在飞行器爬高的过程中控制器按照定时或者定高度采集数据,直到完成一组完整的0-500m剖面测量,飞行器返航降落;

所述无人机的大气边界层环境自主探测控制方法,具体包括以下步骤:

主控制器上电后依次初始化UART2接口、定时器TIM2、模数转换器ADC、系统滴答器Systick、实时时钟RTC、姿态传感器、无线通讯模块、SD卡、LCD显示器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、二氧化碳传感器,并对温度传感器、湿度传感器、气压传感器、二氧化碳传感器进行读数据测试,判断传感器是否工作正常;

主控制器通过UART2接口与飞行器飞行控制系统通讯,依次调用SDK函数coreApi->getDroneVersion(),函数的执行是通过控制器的UART2口给飞控系统UART口发送内部协议命令;通过飞控系统UART口给控制器返回行器机体的固件版本序列号;控制器调用SDK函数coreApi->getSDKVersion(),该函数的执行是通过控制器的UART2口给飞控系统UART口发送内部协议命令,通过飞控系统UART口给控制器返回获取SDK版本序列号;

主控制器调用函数coreApi->setControl(1)从遥控器获取控制器对飞行器机体的飞行控制权,该函数的执行是通过控制器的UART2口给飞控系统UART口发送内部协议命令,其中参数为1表示获取控制权,获取控制权命令函数执行成功,则飞控系统通过UART口给控制器返回命令执行成功状态信息,否则返回命令执行失败状态信息;

主控制器调用SDK函数flight.task使飞行器机体完成起飞动作,该函数的执行是通过控制器的UART2口给飞控系统UART口发送内部协议命令,飞控系统收到此协议命令后,执行起飞动作,并悬停在距地面1.5米的高度;起飞命令函数执行成功,则飞控系统通过UART口给控制器返回命令执行成功状态信息,否则返回命令执行失败状态信息;

主控制器调用SDK函数flight.setFlight和TIM_Cmd,flightData是SDK库中提供的一个飞行数据结构体,用户分别预设flightData.x,flightData.y,flightData.y,flightData.Yaw,flightData.Pitch,flightData.Roll为指定的值,调用上述函授控制器通过UART2口给飞控喜用UART口发送内部协议命令,飞控系统收到此协议命令后按照指定的X轴、Y轴、Z轴速度分量和指定姿态角Yaw,Pitch,Roll飞行,则通过TIM2的中断函数flight.setFlight和TIM_Cmd持续发送即可,控制器在初始化是将TIM2的中断频率设置为50Hz;

飞行器机体飞行过程中,主控制器以指定的周期1秒持续调用SDK函数broadcastdata=coreApi->getBroadcastData()获取飞行器机体的飞行信息,broadcastdata为SDK库中提供的飞行信息结构体,包括飞行器X,Y,Z方向速度信息,GPS位置信息、电池电量信息、飞行器飞行高度信息、飞行器海拔高度信息、磁偏角信息;该函数的执行是通过控制器的UART2口给飞控系统UART口发送内部协议命令,飞控系统收到此协议命令后,通过UART口给控制器返回broadcastdata结构体数据;

主控制器判断飞行高度和电量两个参数,若飞行高度值超过阈值500米或者电量值低于阈值30%,则主控制器调用SDK函数flight.task使飞行器机体执行下降并自动降落动作,该函数的执行是通过控制器的UART2口给飞控系统UART口发送内部协议命令,飞控系统收到此协议命令后,执行下降并着陆飞行动作,该协议命令格式飞行器厂商尚未公开,提供封装函数供用户使用;

主控制器调用SDK函数coreApi->setControl(0)使主控制器释放对飞行器机体的飞行控制权,使遥控器获取飞行器的飞行控制权;该函数的执行是通过控制器的UART2口给飞控系统UART口发送内部协议命令,其中参数为0表示释放当前控制权,接收到此命令后飞控系统放弃与控制器通讯,把通讯通道与遥控器建立连接,使遥控器获取对飞行器的控制权,协议命令格式飞行器厂商尚未公开,提供封装函数供用户使用;

若未超过阈值,则主控制器依次读取飞行器机体的飞行信息;进而主控制器调用FATFS文件系统操作函数,调用f_open指令创建在SD卡根目录下创建data.txt文件,调用f_lseek函数将文件读写指针定位在文件的最后,调用f_write()函数“hour min sec height temperature humidity air pressure Co2 Vx Vy Vz battery<CR><LF>”指定格式存储SD卡,按照”$data,hour,min,sec,height,temperature,humidity,airpressure,Co2,Vx,Vy,Vz,battery<CR><LF>”的数据格式通过无线通讯模块发送到地面接收站并打印飞行器机体的飞行信息在LCD显示器。

2.如权利要求1所述的无人机的大气边界层环境自主探测方法,其特征在于,所述主控制器上电前还需进行先手动打开飞行器电池开关为M100飞行器机体供电,由飞控系统进行飞行器机体起飞前3秒-5秒的自检。

3.如权利要求1所述的无人机的大气边界层环境自主探测方法,其特征在于,所述无人机的大气边界层环境自主探测方法采集的信息包括:RTC时间、飞行高度值、温度值、湿度值、气压值、二氧化碳浓度值、X轴速度、Y轴速度、Z轴速度、X轴加速度、Y轴加速度、Z轴加速度、Pitch、Roll、Yaw、海拔高度、电量值的信息。

4.一种如权利要求1所述无人机的大气边界层环境自主探测方法的无人机的大气边界层环境自主探测系统,其特征在于,所述无人机的大气边界层环境自主探测系统包括:

主控制器,通过SPI串行总线连接无线通讯模块,通过I2C总线连接姿态传感器,通过模拟I2C总线连接温度、湿度和气压传感器,通过引脚连接二氧化碳传感器,通过GPIOD I/O口连接LCD显示器,通过SDIO专用接口连接SD卡,用于对无人机的飞行状态进行控制;

姿态传感器,用于获取飞行过程中的X,Y,Z轴加速度和Yaw,Pitch,Roll三轴方向角;

无线通讯模块,用于将飞行过程中控制器采集的数据发送给地面接收上位机;

无人机飞控系统,通过串口与主控制器通讯,用于控制无人机的飞行状态;

LCD显示器,用于显示当前各环境参数值和飞行姿态信息;

温度、湿度和气压传感器,用于获取飞行过程中的温度值,获取飞行过程中的相对湿度值,获取飞行过程中的大气压值;

二氧化碳传感器,用于获取飞行过程中的二氧化碳浓度值;

SD卡,用于存储采集到的各环境参数值。

5.如权利要求4所述的无人机的大气边界层环境自主探测系统,其特征在于,所述主控制器、姿态传感器、无线通讯模块、无人机飞控系统、LCD显示器、温度、湿度和气压传感器、二氧化碳传感器、SD卡集成在一个控制板上。

6.如权利要求4所述的无人机的大气边界层环境自主探测系统,其特征在于,所述无人机非控系统包括:无人机非控系统通过串口与主控制器连接,锂电池、无刷电机、无线通讯单元、控制系统URAT2、罗盘和GPS与无人机非控系统无线或有线通讯。

7.一种如权利要求1-3任意一项所述无人机的大气边界层环境自主探测方法的探空气球控制方法。

8.一种如权利要求1-3任意一项所述无人机的大气边界层环境自主探测方法的系留飞艇控制方法。

9.一种如权利要求1-3任意一项所述无人机的大气边界层环境自主探测方法的探空雷达控制方法。

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