飛行器制導(dǎo)與控制實(shí)驗(yàn)儀器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空航天類的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境下的教學(xué)試驗(yàn)儀器，具體涉及一種飛行器制導(dǎo)與控制實(shí)驗(yàn)儀器。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前市面上出售的成套的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，雖然種類繁多，技術(shù)先進(jìn)，但因?yàn)橐骖櫞蠖鄶?shù)用戶的實(shí)驗(yàn)要求，而具備普遍性，但不具備結(jié)合實(shí)際教學(xué)要求的強(qiáng)針對(duì)性，尤其難以適合航空航天類的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境；此外，目前市面上出售的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上多采用一體化即封閉式設(shè)計(jì)，核心板和底板引腳綁定，這種結(jié)構(gòu)會(huì)大大降低實(shí)驗(yàn)箱整體功能的靈活性、通用性和擴(kuò)展性，使得實(shí)驗(yàn)箱成本增大，適應(yīng)性減弱，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、開拓思維及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，并且后期維修和升級(jí)都比較困難。
[0003]由于上述原因，本發(fā)明人對(duì)現(xiàn)有的航空航天類教學(xué)儀器做了深入研宄，以便設(shè)計(jì)出適用于航空航天類的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的低成本便攜式的教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研宄，設(shè)計(jì)出一種飛行器制導(dǎo)與控制實(shí)驗(yàn)儀器，該實(shí)驗(yàn)儀器是一種分離式教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，包括可分離的核心板和底板，進(jìn)而能夠設(shè)置多種型號(hào)的核心板，調(diào)整試驗(yàn)儀的成本和應(yīng)用領(lǐng)域；所述核心板包括微控制器以及分別與其連接的外設(shè)接口、復(fù)位按鍵、1插針等，所述的底板包括制導(dǎo)控制模塊、輸入模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、顯示模塊、電源模塊及1插孔等，通過底板上的輸入模塊輸入目標(biāo)位置信息或者更改目標(biāo)位置信息，或者輸入經(jīng)過改進(jìn)的控制算法等方式，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，便于研宄各種飛行參數(shù)之間的內(nèi)部聯(lián)系，從而完成本發(fā)明。
[0005]具體來說，本發(fā)明的目的在于提供以下方面:
[0006](I) 一種飛行器制導(dǎo)與控制實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，該實(shí)驗(yàn)儀器包括可互相分離的核心板和底板，核心板用于實(shí)時(shí)根據(jù)接收到的飛行器參數(shù)信息計(jì)算控制飛行器的控制指令，底板用于收集并發(fā)送飛信器參數(shù)信息，接收飛行器控制指令并執(zhí)行，在所述底板上設(shè)置有輸入模塊。
[0007](2)根據(jù)上述(I)所述的飛行器制導(dǎo)與控制實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，所述輸入模塊用于輸入初始目標(biāo)位置信息；
[0008]在所述底板還上設(shè)置有制導(dǎo)控制模塊，所述制導(dǎo)控制模塊包括GPS模塊和慣性器件，其中，GPS模塊用于實(shí)時(shí)獲取飛行器的位置、速度及航向信息，并將獲得的信息傳遞至核心板的，慣性器件用于實(shí)時(shí)獲取飛行器的角速率、加速度以及地磁分量信息，并將獲得的信息傳遞至核心板；
[0009]在所述底板上還設(shè)置有執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊用于接收控制指令并根據(jù)控制指令產(chǎn)生控制氣動(dòng)力，使飛行器飛向目標(biāo)。
[0010](3)根據(jù)上述(I)或(2)所述的飛行器制導(dǎo)與控制實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，所述核心板包括微控制器，微控制器用于接收GPS模塊傳遞出的飛行器的位置、速度及航向信息，慣性器件傳遞出的飛行器的角速率、加速度以及地磁分量信息，計(jì)算得到飛行器姿態(tài)、位置、航向信息的最優(yōu)估計(jì)值，再根據(jù)輸入模塊輸入的目標(biāo)位置信息，計(jì)算得到控制指令，并將控制指令發(fā)送至底板上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊。
[0011](4)根據(jù)上述(3)所述的飛行器制導(dǎo)與控制實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，在所述核心板上還設(shè)置有振蕩電路、復(fù)位電路、JTAG仿真接口電路和1插針，在所述底板上還設(shè)置有與所述1插針相配合的1插孔，所述核心板與所述底板之間通過1插針及1插孔可拆卸地連接。
[0012](5)根據(jù)上述(3)所述的飛行器制導(dǎo)與控制實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，所述核心板為能夠執(zhí)行復(fù)雜浮點(diǎn)運(yùn)算的計(jì)算速率為150?600MHz的高配置核心板；
[0013]或者所述核心板為能夠執(zhí)行簡(jiǎn)單浮點(diǎn)運(yùn)算和復(fù)雜定點(diǎn)運(yùn)算的計(jì)算速率為50?150MHz的中配置核心板；
[0014]或者所述核心板為能夠執(zhí)行邏輯組合運(yùn)算和簡(jiǎn)單定點(diǎn)計(jì)算的計(jì)算速率為8?32MHz的低配置核心板。
[0015](6)根據(jù)上述(3)所述的飛行器制導(dǎo)與控制實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，核心板的微控制器通過卡爾曼濾波算法計(jì)算得到飛行器姿態(tài)、位置、航向信息的最優(yōu)估計(jì)值，再通過比例導(dǎo)引律算法進(jìn)行導(dǎo)航，產(chǎn)生控制指令。
[0016](7)根據(jù)上述(6)所述的飛行器制導(dǎo)與控制實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，所述輸入模塊還用于向所述核心板中輸入算法，述輸入的算法任選地由使用者修改或改進(jìn)，所述輸入的算法包括卡爾曼濾波算法和比例導(dǎo)引律算法。
[0017](8)根據(jù)上述(2)所述的飛行器制導(dǎo)與控制實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，所述輸入模塊還用于實(shí)時(shí)輸入或改變目標(biāo)位置信息。
[0018](9)根據(jù)上述(I)所述的飛行器制導(dǎo)與控制實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，在所述底板上還設(shè)置有顯示模塊，所述顯示模塊用于實(shí)時(shí)顯示飛信器的飛行狀態(tài)信息。
[0019](10)根據(jù)上述(I)所述的飛行器制導(dǎo)與控制實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，在所述底板上還設(shè)置有給整個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器供電的電源模塊。
[0020]本發(fā)明所具有的有益效果包括:
[0021](I)根據(jù)本發(fā)明提供的飛行器制導(dǎo)與控制實(shí)驗(yàn)儀器，具有可分離的核心板和底板，使得實(shí)驗(yàn)儀器可以隨著應(yīng)用和需求不同而調(diào)節(jié)型號(hào)和成本，進(jìn)而提高了實(shí)驗(yàn)儀器的適用范圍；
[0022](2)根據(jù)本發(fā)明提供的飛行器制導(dǎo)與控制實(shí)驗(yàn)儀器，具有輸入模塊，能夠隨時(shí)輸入目標(biāo)位置信息，進(jìn)而改變飛行器的飛行放向、飛行姿態(tài)等飛行狀態(tài)信息，進(jìn)而為人機(jī)交互領(lǐng)域的研宄提供研宄基礎(chǔ)；
[0023](3)根據(jù)本發(fā)明提供的飛行器制導(dǎo)與控制實(shí)驗(yàn)儀器，具有輸入模塊，能夠輸入并更改核心板中的計(jì)算方法及相關(guān)計(jì)算參數(shù)，便于使用者自行設(shè)計(jì)飛行數(shù)據(jù)、調(diào)整控制指令，增強(qiáng)人機(jī)互動(dòng)性能，更方便于使用者了解飛行器的各種相關(guān)參數(shù)的內(nèi)部聯(lián)系，提高使用者的學(xué)習(xí)效率；
[0024](4)根據(jù)本發(fā)明提供的飛行器制導(dǎo)與控制實(shí)驗(yàn)儀器，設(shè)計(jì)靈活，操作方便，結(jié)構(gòu)清晰，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，為導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制相關(guān)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)和用于先進(jìn)的導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制理論技術(shù)的科研工作提供實(shí)驗(yàn)條件。
【附圖說明】
[0025]圖1示出根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式的核心板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2示出根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式的底板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3示出根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式的振蕩電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4示出根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式的復(fù)位電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5示出根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式的JTAG仿真接口電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]附圖標(biāo)號(hào)說明:
[0031]100-核心板
[0032]110-微控制器
[0033]120-復(fù)位電路
[0034]130-振蕩電路
[0035]140-10 插孔
[0036]150-JTAG仿真接口電路
[0037]200-底板
[0038]210-顯示模塊
[0039]220-執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊
[0040]230-電源模塊[0041 ]240-數(shù)據(jù)傳輸模塊
[0042]250-輸入模塊
[0043]260-制導(dǎo)控制模塊
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面通過附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。通過這些說明，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更為清楚明確。
[0045]在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實(shí)施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。盡管在附圖中示出了實(shí)施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。
[0046]根據(jù)本發(fā)明提供的飛行器制導(dǎo)與控制實(shí)驗(yàn)儀器，如圖1