多自由度惯性传感器四轴无人机自主导航飞行控制器的制造方法
【专利说明】多自由度惯性传感器四轴无人机自主导航飞行控制器
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种无人机飞行控制器，具体地说是一种多自由度惯性传感器多自由度惯性传感器四轴无人机自主导航飞行控制器。
【背景技术】
[0003]四旋翼无人飞行器是一种六自由度垂直起降无人飞行器，能够完成悬停、低速飞行、垂直起降和室内飞行等固定翼飞机无法完成的任务，与传统意义上的直升机相比，又具有结构和控制简单，制造精度要求较低、稳定性好、较弱的陀螺效应等优势。近年来，四旋翼无人飞行器以其诸多优点在无人侦查、交通管理、森林防火、城市巡逻等领域的广阔应用前景，成为国际上的研究热点，而四旋翼的飞行控制器是四旋翼飞行器设计中的核心环节。目前，大部分研发的无人飞行控制器都能够完成无人机的自主飞行和定点悬停等功能，但是还存在以下不足:
(1)目前的飞行控制系统的架构是惯性导航系统、大气数据系统、飞行控制计算机采用分开、独立的设计，各系统之间通过串行数据通信来交换数据，造成成本高、重量重、体积大、集成度低和可靠性低的特点。
[0004](2)目前的飞行控制器均采用各独立的惯性传感器单元，无法保证传感器的正交性。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种体积小，重量轻，功耗低，CPU处理速度快，集成度高、稳定性好的多自由度惯性传感器四轴无人机自主导航飞行控制器。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明的多自由度惯性传感器多自由度惯性传感器四轴无人机自主导航飞行控制器，包括安装在无人机内的DSP处理器，DSP处理器由电源模块供电，DSP处理器分别通过系统总线直接连接惯性传感器和气压高度传感器并将惯性传感器和气压高度传感器集成为一体，DSP处理器还与无线数据传输电台连接并能够通过无线数据传输电台与地面站控制系统进行无线通讯，DSP处理器的信息输出端连接有电子调速器，所述电子调速器与无人机的电机连接并能够控制无人机电机的速度。
[0007]所述惯性传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁罗盘以及GPS/北斗接收机。
[0008]所述惯性传感器为MEMS传感器。
[0009]本发明的优点在于:处理器通过板级总线与惯性传感器、大气数据传感器集成为一体并能够进行交换数据;这样的集成化设计减少了系统级串行通信、提高了惯性数据更新速率，增加了系统的可靠性，降低了成本、体积、重量及功耗。
【附图说明】
[0010]图1为本发明多自由度惯性传感器多自由度惯性传感器四轴无人机自主导航飞行控制器的原理框图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明的多自由度惯性传感器四轴无人机自主导航飞行控制器作进一步详细说明。
[0012]如图所示，本发明的多自由度惯性传感器四轴无人机自主导航飞行控制器，包括安装在无人机内的DSP处理器，DSP处理器由电源模块供电，可直接通过电源模块完成供电需求，DSP处理器分别通过系统总线直接连接惯性传感器和气压高度传感器并将惯性传感器和气压高度传感器集成为一体，DSP处理器能够完成对惯性导航传感器、气压高度传感器、GPS定位模块的数据采集与处理，并通过算法解算出实际的飞行位置、高度、速度、姿态以及角速度，完成对飞行器的位置、高度、速度、姿态的实时控制;DSP处理器还与无线数据传输电台连接并能够通过无线数据传输电台与地面站控制系统进行无线通讯，DSP处理器的信息输出端连接有电子调速器，电子调速器与无人机的电机连接并能够控制无人机电机的速度;所说的惯性传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁罗盘以及GPS/北斗接收机，所说的惯性传感器优选为MEMS传感器，由GPS以及气压高度计获得系统三维信息与给定航迹形成位置闭环控制，计算出给定姿态，与惯导解算出姿态形成姿态闭环，经解耦计算出四个推进系统的推力，给电子调速器调节推进系统的推力，从而控制整个飞机按照给定航迹飞行。
[0013]当然本发明的多自由度惯性传感器四轴无人机自主导航飞行控制器还包括用于接收地面发送的遥控信号的信号接收器，通过本发明的结构设计，DSP处理器采集陀螺仪、加速度计、磁罗盘、GPS等传感器的数据解算出飞行器的实时位置、速度、姿态等，并将地面发送的遥控信号，将其转化成给定的位置/姿态，飞行器实时数据与给定数据经过飞行控制计算机的控制律进行闭环控制，计算出输出量给执行机构，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。
【主权项】
1.一种多自由度惯性传感器四轴无人机自主导航飞行控制器，其特征在于:包括安装在无人机内的DSP处理器，所述DSP处理器由电源模块供电，所述DSP处理器分别通过系统总线直接连接惯性传感器和气压高度传感器并将惯性传感器和气压高度传感器集成为一体，所述DSP处理器还与无线数据传输电台连接并能够通过无线数据传输电台与地面站控制系统进行无线通讯，所述DSP处理器的信息输出端连接有电子调速器，所述电子调速器与无人机的电机连接并能够控制无人机电机的速度。2.按照权利要求1所述的多自由度惯性传感器四轴无人机自主导航飞行控制器，其特征在于:所述惯性传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁罗盘以及GPS/北斗接收机。3.按照权利要求1所述的多自由度惯性传感器四轴无人机自主导航飞行控制器，其特征在于:所述惯性传感器为MEMS传感器。
【专利摘要】本发明公开了一种多自由度惯性传感器四轴无人机自主导航飞行控制器。它包括安装在无人机内的DSP处理器，DSP处理器由电源模块供电，？DSP处理器分别通过系统总线直接连接惯性传感器和气压高度传感器并将惯性传感器和气压高度传感器集成为一体，DSP处理器还与无线数据传输电台连接并能够通过无线数据传输电台与地面站控制系统进行无线通讯，DSP处理器的信息输出端连接有电子调速器，所述电子调速器与无人机的电机连接并能够控制无人机电机的速度。其优点是：处理器通过板级总线与惯性导航传感器、大气数据传感器集成为一体并能进行交换数据；这样的集成化设计减少了系统级串行通信、提高了惯性数据更新速率，增加了系统的可靠性，降低了成本、体积、重量及功耗。
【IPC分类】G05D1/10, G05D1/08
【公开号】CN105468010
【申请号】CN201511028738
【发明人】刘品
【申请人】江苏首控制造技术有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月31日