一種翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)技術(shù)方案

本實用新型專利技術(shù)實施例提供了一種翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)，該翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)應(yīng)用于柔翼無人機，所述系統(tǒng)包括飛行控制器、以及與所述飛行控制器連接的氣壓傳感器、慣性測量單元、GPS定位器和信號調(diào)理電路；所述氣壓傳感器用于采集所述柔翼無人機的氣壓數(shù)據(jù)；所述慣性測量單元用于采集所述柔翼無人機的三軸磁力數(shù)據(jù)和三軸加速度數(shù)據(jù)；所述GPS定位器用于采集所述柔翼無人機的位置數(shù)據(jù)；所述飛行控制器用于將所述氣壓數(shù)據(jù)、所述三軸磁力數(shù)據(jù)、所述三軸加速度數(shù)據(jù)和所述位置數(shù)據(jù)處理為飛行控制量。通過本實用新型專利技術(shù)實施例提供的翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)，能夠有效地控制柔翼無人機的飛行。

A flight control system for pterygoid unmanned aerial vehicle

The embodiment of the utility model provides a parafoil flight control system of UAV, the parafoil in Rouyi UAV flight control system, the system includes a flight controller, and the controller is connected with the flight pressure sensor and inertial measurement unit, GPS locator and signal conditioning circuit; the air pressure sensor for the air pressure data acquisition the soft wing UAV; the inertial measurement unit for three axis magnetic data collected by the soft wing UAV and three axis acceleration data; the GPS locator for position data acquisition of the soft wing UAV; the flight controller for the pressure data, the three axis magnetic data, the three axis acceleration data and the position data for flight control volume. The flying control system of the pterygoid unmanned aerial vehicle (UAV) provided by the utility model can effectively control the flight of the flexible wing UAV.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)
本技術(shù)涉及無人機
，尤其涉及一種翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
無人駕駛飛機又稱無人機，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機，可以分為：無人直升機、無人固定翼機、無人多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機等。其中，無人傘翼機越來越得到重視。在無人傘翼機中，柔翼無人機比起其它無人機有著無可比擬的優(yōu)勢，其采用特紡材料制作的柔性翼傘為其提供升力，具有巡航時間長、范圍廣、體積小、重量輕、使用便捷等優(yōu)點，在農(nóng)業(yè)、氣象、消防等領(lǐng)域有廣泛用途。然而，柔翼無人機的飛行控制技術(shù)在國內(nèi)目前還是空白。對于大部分應(yīng)用領(lǐng)域，超視距、高穩(wěn)定的航線飛行和飛機狀態(tài)保持都是無人機必須具備的，而這些功能都需要好的飛行控制系統(tǒng)來保證。柔翼無人機由于帶有傘衣，其飛行運動具有不確定性、非線性和時變等特點，可實施的控制作用非常有限，拉拽和釋放傘衣后緣的操縱繩可改變傘衣的氣動外形，從而改變傘衣所受氣動力，實現(xiàn)無人機的滑翔、轉(zhuǎn)彎和航線控制。同時，無人機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在剛?cè)峤Y(jié)合、柔性連接和少對稱面的特點，其飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計較其他剛體常規(guī)飛行器有很大的不同。目前由于沒有好的、針對性的飛控系統(tǒng)，柔翼無人機的作用受到了極大的限制。因此，根據(jù)目前柔翼無人機的自身特性與飛行規(guī)律，構(gòu)建出一套完整的針對性的飛控系統(tǒng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
有鑒于此，本技術(shù)實施例提出一種翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)，以適應(yīng)目前柔翼無人機的自身特性與飛行規(guī)律。本技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)應(yīng)用于柔翼無人機，所述系統(tǒng)包括飛行控制器、以及與所述飛行控制器連接的氣壓傳感器、慣性測量單元、定位器和信號調(diào)理電路；其中，所述氣壓傳感器用于采集所述柔翼無人機的氣壓數(shù)據(jù)；所述慣性測量單元用于采集所述柔翼無人機的三軸磁力數(shù)據(jù)和三軸加速度數(shù)據(jù)；所述定位器用于采集所述柔翼無人機的位置數(shù)據(jù)；所述飛行控制器用于將所述氣壓數(shù)據(jù)、所述三軸磁力數(shù)據(jù)、所述三軸加速度數(shù)據(jù)和所述位置數(shù)據(jù)處理為飛行控制量；所述信號調(diào)理電路用于控制所述柔翼無人機根據(jù)所述飛行控制量飛行。優(yōu)選地，在上述實施例基礎(chǔ)上，所述飛行控制器包括底層驅(qū)動邏輯電路和數(shù)字信號處理器；所述底層驅(qū)動邏輯電路用于接收所述氣壓數(shù)據(jù)、所述三軸磁力數(shù)據(jù)、所述三軸加速度數(shù)據(jù)和所述位置數(shù)據(jù)；所述數(shù)字信號處理器用于按照預(yù)設(shè)規(guī)則將所述底層驅(qū)動邏輯電路接收的數(shù)據(jù)處理為飛行控制量，并發(fā)送給所述信號調(diào)理電路；所述信號調(diào)理電路將所述飛行控制量轉(zhuǎn)化為執(zhí)行機構(gòu)使用信號，并輸出至所述柔翼無人機的執(zhí)行機構(gòu)，以控制所述柔翼無人機的飛行。優(yōu)選地，在上述實施例基礎(chǔ)上，所述系統(tǒng)還包括時滯預(yù)估器；所述時滯預(yù)估器與所述飛行控制器并聯(lián)，以向所述飛行控制器補償所述執(zhí)行機構(gòu)的時滯。優(yōu)選地，在上述實施例基礎(chǔ)上，所述系統(tǒng)還包括電源設(shè)備，所述電源設(shè)備用于根據(jù)地面站發(fā)送的控制指令為所述柔翼無人機中的電子設(shè)備供電。優(yōu)選地，在上述實施例基礎(chǔ)上，所述電源設(shè)備為所述柔翼無人機的發(fā)動機和所述執(zhí)行機構(gòu)供電。優(yōu)選地，在上述實施例基礎(chǔ)上，所述系統(tǒng)還包括地面站，所述地面站包括數(shù)據(jù)接收器、地面站控制器和顯示器；所述數(shù)據(jù)接收器用于接收所述氣壓數(shù)據(jù)、所述三軸磁力數(shù)據(jù)和三軸加速度數(shù)據(jù)、以及所述位置數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述地面站控制器；所述地面站控制器用于將所述數(shù)據(jù)接收器接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為地理信息數(shù)據(jù)；所述顯示器用于根據(jù)所述地面站控制器的指示以地圖形式顯示所述地理信息數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，在上述實施例基礎(chǔ)上，所述顯示器還用于接收輸入的飛行控制參數(shù)，并發(fā)送給所述地面站控制器所述飛行控制參數(shù)由所述地面站控制器發(fā)送給所述飛行控制器。優(yōu)選地，在上述實施例基礎(chǔ)上，所述顯示器上還設(shè)置有開關(guān)虛擬按鍵，所述開關(guān)虛擬按鍵用于接收電源設(shè)備開關(guān)指令，所述電源設(shè)備開關(guān)指令由所述地面控制器發(fā)送到所述飛行控制器，以指示所述飛行控制器控制所述柔翼無人機中的電源設(shè)備為電子設(shè)備供斷電。通過本技術(shù)實施例提供的翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)，能夠?qū)θ嵋頍o人機的飛行參數(shù)進行實時采集和處理，進而根據(jù)處理結(jié)果調(diào)整飛行控制量，通過飛行控制量控制柔翼無人機，以更好地控制柔翼無人機的飛行。附圖說明通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本技術(shù)的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：圖1是本技術(shù)一優(yōu)選實施例的翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本技術(shù)一優(yōu)選實施例的翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)的框架示意圖；圖3是本技術(shù)一優(yōu)選實施例的翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)的框架示意圖；圖4是本技術(shù)一優(yōu)選實施例的翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)的框架示意圖；圖5是本技術(shù)一優(yōu)選實施例的翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)的框架示意圖。具體實施方式為使本技術(shù)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚。下面將對本技術(shù)的技術(shù)方案進行清楚完整的描述，顯然所描述的實施例是本技術(shù)的一部分實施例，而不是全部實施例。基于本技術(shù)的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本技術(shù)保護的范圍。參照圖1，示出了本技術(shù)實施例的一種翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。本實施例的翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)應(yīng)用于柔翼無人機，該翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)包括飛行控制器105、以及與飛行控制器105相連接的氣壓傳感器101、IMU（Inertialmeasurementunit，慣性測量單元）102、GPS（GlobalPositioningSystem，全球定位系統(tǒng)）定位器103和信號調(diào)理電路104其中，氣壓傳感器101用于采集柔翼無人機的氣壓數(shù)據(jù)；慣性測量單元102用于采集柔翼無人機的三軸磁力數(shù)據(jù)和三軸加速度數(shù)據(jù)；GPS定位器13用于采集柔翼無人機的位置數(shù)據(jù)。飛行控制器105用于獲取上述氣壓傳感器101采集的氣壓數(shù)據(jù)、慣性測量單元102采集的三軸磁力數(shù)據(jù)和三軸加速度數(shù)據(jù)、以及GPS定位器103采集的位置數(shù)據(jù)，并將獲取到的氣壓數(shù)據(jù)、三軸磁力數(shù)據(jù)和三軸加速度數(shù)據(jù)、以及位置數(shù)據(jù)處理為飛行控制量；并通過信號調(diào)理電路104控制柔翼無人機根據(jù)飛行控制量飛行。氣壓傳感器是一種根據(jù)大氣壓隨高度變化而變化的關(guān)系來測量海拔高度的一種傳感器。傳感器本身直接感應(yīng)出來的信號是壓力信號和溫度信號（即氣壓數(shù)據(jù)），根據(jù)壓力、溫度與高度的關(guān)系計算得出高度值。IMU是測量物體三軸姿態(tài)角(或角速率)以及加速度的裝置，陀螺儀及加速度計是IMU的主要元件，一般情況，一個IMU包含三個單軸的加速度計和三個單軸的陀螺儀，加速度計檢測物體在載體坐標系統(tǒng)獨立三軸的加速度信號，而陀螺儀檢測載體相對于導(dǎo)航坐標系的角速度信號，測量物體在三維空間中的角速度和加速度，并以此解算出物體的姿態(tài)。對于柔翼無人機來說，加速度計用來測量柔翼無人機相對于地垂線的加速度分量，陀螺儀可以用來測量柔翼無人機的角度信息。GPS定位器則可以獲取柔翼無人機的GPS位置信息。飛行控制器105可以采用現(xiàn)有的微型控制器或處理器芯片實現(xiàn)，將用于控制柔翼無人機飛行的程序預(yù)先燒制至微型控制器或處理器芯片中，然后將燒制后的微型控制器或處理器芯片放置入柔翼無人機中，以控制柔翼無人本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)應(yīng)用于柔翼無人機，所述系統(tǒng)包括飛行控制器（105）、以及與所述飛行控制器（105）連接的氣壓傳感器（101）、慣性測量單元（102）、GPS定位器（103）和信號調(diào)理電路（104）；其中，所述氣壓傳感器（101）用于采集所述柔翼無人機的氣壓數(shù)據(jù)；所述慣性測量單元（102）用于采集所述柔翼無人機的三軸磁力數(shù)據(jù)和三軸加速度數(shù)據(jù)；所述GPS定位器（103）用于采集所述柔翼無人機的位置數(shù)據(jù)；所述飛行控制器（105）用于將所述氣壓數(shù)據(jù)、所述三軸磁力數(shù)據(jù)、所述三軸加速度數(shù)據(jù)和所述位置數(shù)據(jù)處理為飛行控制量；所述信號調(diào)理電路（104）用于控制所述柔翼無人機根據(jù)所述飛行控制量飛行。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)應(yīng)用于柔翼無人機，所述系統(tǒng)包括飛行控制器（105）、以及與所述飛行控制器（105）連接的氣壓傳感器（101）、慣性測量單元（102）、GPS定位器（103）和信號調(diào)理電路（104）；其中，所述氣壓傳感器（101）用于采集所述柔翼無人機的氣壓數(shù)據(jù)；所述慣性測量單元（102）用于采集所述柔翼無人機的三軸磁力數(shù)據(jù)和三軸加速度數(shù)據(jù)；所述GPS定位器（103）用于采集所述柔翼無人機的位置數(shù)據(jù)；所述飛行控制器（105）用于將所述氣壓數(shù)據(jù)、所述三軸磁力數(shù)據(jù)、所述三軸加速度數(shù)據(jù)和所述位置數(shù)據(jù)處理為飛行控制量；所述信號調(diào)理電路（104）用于控制所述柔翼無人機根據(jù)所述飛行控制量飛行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行控制器（105）包括底層驅(qū)動邏輯電路（111）和數(shù)字信號處理器（112）；所述底層驅(qū)動邏輯電路（111）用于接收所述氣壓數(shù)據(jù)、所述三軸磁力數(shù)據(jù)、所述三軸加速度數(shù)據(jù)和所述位置數(shù)據(jù)；所述數(shù)字信號處理器（112）用于按照預(yù)設(shè)規(guī)則將所述底層驅(qū)動邏輯電路（111）接收的數(shù)據(jù)處理為飛行控制量，并發(fā)送給所述信號調(diào)理電路（104）；所述信號調(diào)理電路（104）將所述飛行控制量轉(zhuǎn)化為執(zhí)行機構(gòu)使用信號，并輸出至所述柔翼無人機的執(zhí)行機構(gòu)，以控制所述柔翼無人機的飛行。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的翼傘無人機飛行控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括時滯預(yù)估器（113）；所述時滯預(yù)估器（113）與所述飛行控制器（105）并聯(lián)，以向所述飛行控制器（105...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉琦，
申請(專利權(quán))人：河南趣航科技有限公司，
類型：新型
國別省市：河南,41