一种飞行器控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及无人机飞行器技术领域，尤其涉及一种飞行器控制系统及其控制方法。

背景技术：

随着电子科学技术的进步和计算机工业水平的快速发展，无人机飞行器逐步进入人们的生活领域，尤其是四轴飞行器的商用化得到了极大的发展，越来越多的人们使用四轴飞行器进行一些例如拍摄、物品传递、飞行表演等活动，无人机执行相应任务的情况越来越多。

无人飞行器之所以能够得到极大的发展和快速的商用化，主要在于无人飞行器自身体积小巧，使用方便，控制灵活。但是，在实际使用无人飞行器时，往往出现因不能准确控制无人飞行器的飞行方向或者调整角度而出现损坏无人飞行器的情况。

因此，如何准确且高精度地控制无人飞行器的飞行方向或者调整角度成为一个急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种飞行器控制系统及其控制方法，以准确且高精度地控制无人飞行器的飞行方向或者调整角度。

为实现上述目的，本发明提供了一种飞行器控制系统，该飞行器控制系统包括机载飞行控制装置；

所述机载飞行控制装置包括飞行器本体、安装在所述飞行器本体上的飞行控制机、惯性导航组件、气压高度传感器、以及电子调速器；所述飞行控制机分别与所述惯性导航组件、所述气压高度传感器、以及所述电子调速器相连；

所述惯性导航组件用于采集飞行器电机的角速度，所述气压高度传感器用于实时采集飞行器飞行过程中的压力值和高度值，所述电子调速器用于采集飞行器电机的转速；

所述飞行控制机用于获取来自所述惯性导航组件的数据，并根据该数据解算出飞行器的实时数据，并将地面遥控器发送的遥控信号转化成给定数据，根据所述实时数据与所述给定数据计算得到控制信息，根据该控制信息完成对飞行器的实时控制，并将飞行数据实时下传给地面站系统。

优选地，所述控制系统还包括与所述机载飞行控制装置无线通讯连接的地面站控制装置，所述地面站控制装置用于供用户进行人机交互，还用于对来自所述飞行器控制装置的飞行数据进行显示。

优选地，所述机载飞行控制装置还包括与所述飞行控制机相连的电源模块，所述电源模块用于给所述飞行控制机供电。

优选地，所述惯性导航组件为惯性传感器，所述惯性传感器内设陀螺仪、加速度计、以及温度传感器。

优选地，所述惯性传感器的芯片型号为mpu6000，芯片mpu6000的cs引脚通过电阻r2连接至3.3v电源。

优选地，所述气压高度传感器的芯片型号为ms5611-01ba，芯片ms5611-01ba的csb引脚通过电阻r1连接至3.3v电源。

优选地，所述实时数据包括飞行器的位置数据、速度数据、和姿态数据；所述给定数据包括给定的位置数据和姿态数据。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种应用于上述飞行器控制系统的控制方法，包括以下步骤：

采用惯性导航组件采集飞行器电机的角速度，气压高度传感器实时采集飞行器飞行过程中的压力值和高度值，电子调速器采集飞行器电机的转速；

采用所述飞行控制机获取来自所述惯性导航组件的数据，并根据该数据解算出飞行器的实时数据，并将地面遥控器发送的遥控信号转化成给定数据，根据飞行器实时数据与给定数据计算得到控制信息，根据该控制信息完成对飞行器的实时控制，并将飞行数据实时下传给地面站系统。

优选地，所述控制信息通过pwm控制波的形式传输至飞行器的接收端口。

有益效果：

本发明提供一种飞行器控制系统及其控制方法，该飞行器控制系统通过惯性导航组件、气压高度传感器、以及电子调速器实时采集飞行器的实时数据，通过飞行控制机获取给定数据，并根据飞行器实时数据与给定数据计算得到控制信息，根据该控制信息完成对飞行器的实时控制，并将飞行数据实时下传给地面站系统，可以快速的实现对飞行器控制信息的计算，能灵活且高精度地对飞行器进行实时控制。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的飞行器控制系统结构示意图；

图2是本发明优选实施例的电源模块设计原理示意图；

图3是本发明优选实施例的惯性传感器的部分硬件电路图；

图4是本发明优选实施例的气压高度传感器的部分硬件电路图；

图5是本发明优选实施例的控制方法图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种飞行器控制系统，包括机载飞行控制装置，其中，机载飞行控制装置包括飞行器本体、安装在飞行器本体上的飞行控制机、惯性导航组件、气压高度传感器、以及电子调速器；飞行控制机分别与惯性导航组件、气压高度传感器、以及电子调速器相连；

惯性导航组件用于采集飞行器电机的角速度，气压高度传感器用于实时采集飞行器飞行过程中的压力值和高度值，电子调速器用于采集飞行器电机的转速；

飞行控制机用于获取来自惯性导航组件的数据，并根据该数据解算出飞行器的实时数据，并将地面遥控器发送的遥控信号转化成给定数据，根据飞行器实时数据与给定数据计算得到控制信息，根据该控制信息完成对飞行器的实时控制，并将飞行数据实时下传给地面站系统。

上述的飞行器控制系统，可以快速的实现对飞行器控制信息的计算，能灵活且高精度地对飞行器进行实时控制。

本实施例中，控制系统还包括与机载飞行控制装置无线通讯连接的地面站控制装置，地面站控制装置用于供用户进行人机交互，还用于对来自飞行器控制装置的飞行数据进行显示。

本实施例中，机载飞行控制装置还包括与飞行控制机相连的电源模块，电源模块用于给飞行控制机供电。

需要说明的是，在无人飞行器飞行的过程中，因电源电路引入的干扰约占3成，为保证飞行控制机安全可靠的工作，电源模块的设计过程中须从四方面进行考虑：1)输入、输出电压和电流幅值范围；2)电源电压精度要求至少在0.4％范围内；3)电源电路的纹波、抗干扰性以及安全性问题；4)电源转换效率应大于85％，有过压、欠压、过流等保护措施。

因此，本实施例中电源模块的设计原理如图2所示，电源模块采用两级变换得到各器件所需的电压，并留出一定的电源供电裕量。i级变换是从电池的14.8v～26v直流电源降压至12.0v和5.0v的电压，ii级变换是将5.0v降压至3.3v。对于电流较大、效率要求高的模块，选用开关稳压电源。对于需要进行小信号处理的器件和电路，本实施例中选用纹波小、稳定度高的线性稳压器。

本实施例中，惯性导航组件为惯性传感器，惯性传感器内设陀螺仪、加速度计、以及温度传感器。

本实施例中，如图3所示，惯性传感器的芯片型号为mpu6000，芯片mpu6000的cs引脚通过电阻r2连接至3.3v电源。

本实施例中，如图4所示，气压高度传感器的芯片型号为ms5611-01ba，芯片ms5611-01ba的csb引脚通过电阻r1连接至3.3v电源。

实施例2

如图5所示，与上述方法实施例相对应地，本实施例提供一种应用于上述实施例1中的飞行器控制系统的控制方法，包括以下步骤：

采用惯性导航组件采集飞行器电机的角速度，气压高度传感器实时采集飞行器飞行过程中的压力值和高度值，电子调速器采集飞行器电机的转速；

采用飞行控制机获取来自惯性导航组件的数据，并根据该数据解算出飞行器的实时数据，并将地面遥控器发送的遥控信号转化成给定数据，根据飞行器实时数据与给定数据计算得到控制信息，根据该控制信息完成对飞行器的实时控制，并将飞行数据实时下传给地面站系统。

作为本实施例优选的实施方式，控制信息通过pwm控制波的形式传输至飞行器的接收端口。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。