專利名稱：固定翼自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛行控制系統(tǒng)，具體是一種固定翼自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)及其使用方法。
背景技術(shù)：
固定翼自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)在近幾年的國際軍事領(lǐng)域中扮演著重要的角色。該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，造價(jià)成本相對(duì)低，非常容易實(shí)現(xiàn)起飛和降落，并且在執(zhí)行任務(wù)的過程中，收集地面信息大，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，也能夠攜帶較多的偵查設(shè)備，對(duì)敵對(duì)環(huán)境偵查詳細(xì)等優(yōu)點(diǎn)；而且隨著無人機(jī)應(yīng)用范圍越來越廣泛，它所完成的任務(wù)也越來越復(fù)雜，對(duì)該系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性要求也越來越高，這就要求固定翼自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)的控制核心向高集成度和小 型化方向發(fā)展。因此固定翼自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)具有非常大的應(yīng)用市場。在國際上，以美國為首的西方國家充分認(rèn)識(shí)到該自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)在戰(zhàn)爭中發(fā)揮了巨大作用，競相把高科技技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)的研制與發(fā)展上。裝備了自動(dòng)飛行控制器的無人機(jī)雖然不是戰(zhàn)場上空?qǐng)?zhí)行空中任務(wù)的主力，但也成為不可缺少的重要組成部分。裝備了自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)的固定翼飛機(jī)，通過上位機(jī)控制軟件設(shè)定好導(dǎo)航路線和飛行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)無人的駕駛飛行，可以執(zhí)行高危險(xiǎn)的偵查任務(wù)，所以深受各國在軍事應(yīng)用方面的青睞。在民用方面，裝備有自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制器的固定翼飛機(jī)可以實(shí)現(xiàn)地理測繪測量，航拍，自然災(zāi)情監(jiān)測等多方面應(yīng)用，可以節(jié)約人力和成本，因此也具有廣泛的市場應(yīng)用。固定翼自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制器在國內(nèi)外呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的趨勢，我國也不例外，自動(dòng)飛行控制器的研究主要有三類一、采用工控機(jī)作為處理核心，存在的不足之處有整個(gè)模塊體積較大、多層模塊之間的結(jié)構(gòu)不夠緊湊；二、以單片機(jī)和DSP為核心的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案，缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)工藝復(fù)雜，開發(fā)周期長，工作量大，不容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成；三、采用ARM技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)飛行控制器中，在ARM芯片中嵌入操作系統(tǒng)，在操作系統(tǒng)的平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的協(xié)同工作，真正實(shí)現(xiàn)高集成度、高速數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算自動(dòng)飛行控制器的任務(wù)?？梢苑譃閿?shù)據(jù)處理和設(shè)備控制相分離結(jié)構(gòu)，使得算法上更加精簡，同時(shí)在自動(dòng)航線飛行上更加的精確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種固定翼自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)及其使用方法，該系統(tǒng)可以在復(fù)雜環(huán)境條件下，能夠準(zhǔn)確的完成預(yù)先設(shè)定的飛行任務(wù)，還可以通過遙控轉(zhuǎn)接控制裝置，延長飛機(jī)的控制距離和范圍，保證了飛行的高可靠性和高穩(wěn)定性。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是
一種固定翼自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)，主要由飛行器上的自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制儀和地面站的遙測數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件組成，自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制儀由中央處理器和分別與中央處理器連接的三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器、三軸磁場傳感器、GPS模塊、氣壓傳感器、通信接口組成；無線收發(fā)裝置與中央處理器通過通信接口互相通信；地面站遙測數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件由信號(hào)轉(zhuǎn)接板和分別與信號(hào)轉(zhuǎn)接板連接的數(shù)據(jù)無線傳輸收發(fā)裝置、遙控器接收機(jī)裝置、USB轉(zhuǎn)接串口通信裝置組成；地面站遙測數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件通過USB轉(zhuǎn)接串口通信裝置與信號(hào)轉(zhuǎn)接板連接；自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制儀與地面站遙測數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件通過無線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)連通。所述中央處理器有自己的通信協(xié)議，將自行定制的無線傳輸協(xié)議通過無線收發(fā)裝置與地面站遙測數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件進(jìn)行相互通信，保證了通信過程中信號(hào)傳輸?shù)陌踩院屯暾?。所述的信?hào)轉(zhuǎn)接板由遙控轉(zhuǎn)接收發(fā)模塊與數(shù)據(jù)無線傳輸端口、地面計(jì)算機(jī)通信接口、遙控器接收機(jī)信號(hào)端口連接組成，信號(hào)轉(zhuǎn)接板有兩種功能一種是將遙控器接收機(jī)信號(hào)轉(zhuǎn)換成定制的傳輸協(xié)議；另一種是信號(hào)轉(zhuǎn)換板將地面站遙測數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件中用戶自行設(shè)定的自動(dòng)導(dǎo)航信息傳送到自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制儀，信號(hào)轉(zhuǎn)接板將自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制儀所發(fā)送回來的位置信息和姿態(tài)信息送回地面計(jì)算機(jī)，并在計(jì)算機(jī)上顯示。
所述的自行定制的無線傳輸協(xié)議包含有姿態(tài)測量數(shù)據(jù)、飛行控制參數(shù)、GPS位置數(shù)據(jù)、三軸磁場數(shù)據(jù)及磁航向角。本自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)的控制信號(hào)，不僅可以通過遙控器直接控制，還可以通過遙控轉(zhuǎn)接裝置把遙控信號(hào)轉(zhuǎn)換成特制的傳輸協(xié)議，利用無線數(shù)據(jù)收發(fā)電臺(tái)與導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，延長了傳輸距離、保證了信號(hào)收發(fā)的可靠性。本發(fā)明固定翼自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)的工作過程是
1、地面上
(1)打開電腦，運(yùn)行地面站軟件；
(2)接通轉(zhuǎn)接板電源，轉(zhuǎn)接板指示燈正常慢速閃爍，在GCS軟件，選擇正確的通訊端口連接，波特率19200 ；
(3)開RC遙控器；
(4)接通飛控電源；
(5)如一切正常，應(yīng)該在地面站軟件看到接收到遙測數(shù)據(jù)，氣壓高度為0米左右(自動(dòng)初始開機(jī)高度為0米)，控制遙控器舵面，應(yīng)該能在舵面顯示表內(nèi)看到舵面的輸出。說明地面站已經(jīng)和自動(dòng)駕駛儀連通了；
2、飛機(jī)上
(1)將自動(dòng)駕駛儀平行安裝在固定翼飛機(jī)上，與飛機(jī)基本保持一個(gè)水平面，并把自動(dòng)駕駛儀做相應(yīng)的減震措施；
(2)接通電源，把遙控器切換到平衡模式；
(3)調(diào)試飛機(jī)，左右、上下、翻滾飛機(jī)，觀察飛機(jī)對(duì)應(yīng)的舵機(jī)是否給出相應(yīng)的控制效果；
(4)啟動(dòng)自動(dòng)起飛功能，飛機(jī)則會(huì)按照預(yù)先設(shè)定的航線進(jìn)行飛行，完成任務(wù)后，會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的路線進(jìn)行自動(dòng)降落。本發(fā)明的積極效果是
1、本發(fā)明采用了ARM處理器技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)智能專家PID控制相分離結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的協(xié)同工作，保證了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)融合準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)控制精確性；
2、固定翼飛行控制系統(tǒng)集成三軸微機(jī)械陀螺、三軸加速度計(jì)、三軸磁傳感器、高精度氣壓計(jì)；在該系統(tǒng)中使用慣性捷聯(lián)姿態(tài)解算，結(jié)合卡爾曼數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)融合算法，提供高精度姿態(tài)；3、固定翼飛行控制系統(tǒng)集成高性能GPS接收機(jī)，IOHz數(shù)據(jù)刷新速率，35秒快速定位時(shí)間，2. 5米CEP精度，GPS帶電池可記憶定位參數(shù)，二次定位時(shí)間大幅提高；
4、分不同速率的控制，對(duì)調(diào)整飛機(jī)的飛行姿態(tài)進(jìn)行IOOHz內(nèi)環(huán)姿態(tài)控制，對(duì)飛機(jī)的舵機(jī)實(shí)施IOHz外環(huán)導(dǎo)航控制；
5、此控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多種通道混控控制輸出，非常方便調(diào)整混控。實(shí)用各種不同類型的固定翼飛機(jī)；
6、自動(dòng)控制和手動(dòng)遙控融合，更高的可靠性和實(shí)用性，兼容所有RC遙控設(shè)備，并提供舵機(jī)輸出檢查功能；
7、系統(tǒng)可以在通信中斷的情況下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)返航狀態(tài)；
8、本發(fā)明支持定距自動(dòng)照相和定時(shí)間自動(dòng)照相，配合POS信息記錄模塊可以記錄拍照 點(diǎn)經(jīng)緯度、高度、速度、拍照時(shí)飛行姿態(tài)等信息，便于后期圖像數(shù)據(jù)處理；
9、本發(fā)明地面站軟件包含電子地圖功能，可以在線修訂航線和發(fā)布飛行命令，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行半自主式遙控，并實(shí)時(shí)記錄飛行數(shù)據(jù)和支持離線回放；遙控器接收機(jī)裝置可以通過遙控轉(zhuǎn)接模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，用無線傳輸模塊將遙控信號(hào)轉(zhuǎn)成特殊格式的電臺(tái)控制信號(hào)，延長傳輸距離；并可以在線調(diào)整和保存所有飛行控制參數(shù)，附帶使用方便獨(dú)立的參數(shù)調(diào)整軟件。


圖I是本發(fā)明自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)原理框 圖2是本發(fā)明控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與融合系統(tǒng)連接框 圖3是本發(fā)明控制系統(tǒng)的主控制系統(tǒng)框 圖4是本發(fā)明控制系統(tǒng)的地面站連接框 圖5是本發(fā)明控制系統(tǒng)的流程示意 圖6為本發(fā)明自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如附圖I所示，本飛行控制裝置共分為姿態(tài)數(shù)據(jù)測量以及導(dǎo)航控制信號(hào)執(zhí)行部分和遙控信號(hào)轉(zhuǎn)換以及遙測信號(hào)監(jiān)測部分。三軸姿態(tài)測量傳感器裝置包括三軸微機(jī)械陀螺儀、三軸加速度傳感器、三軸磁場傳感器，連接到姿態(tài)方位參考系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集以及各個(gè)軸向數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)；GPS位置信息獲取裝置所測量出來的位置信息和高精度傳感器裝置信息以及姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行卡爾曼濾波算法，取其所處，避其所短。智能專家PID控制裝置連接融合后的位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)、舵機(jī)控制裝置，根據(jù)無線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)所接收到的導(dǎo)航信息，對(duì)固定翼飛機(jī)進(jìn)行飛行控制，并將位置信息，拍照信息進(jìn)行記錄并保存。同時(shí)提供當(dāng)前動(dòng)力電池電壓和電流的監(jiān)測，同時(shí)還將導(dǎo)航狀態(tài)信息一起回傳給地面站；遙控信號(hào)轉(zhuǎn)換以及遙測信號(hào)監(jiān)測部分包括無線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)收發(fā)裝置、遙控轉(zhuǎn)接系統(tǒng)裝置、遙控接收機(jī)裝置、USB轉(zhuǎn)串口通信裝置和地面站監(jiān)測與遙測數(shù)據(jù)設(shè)置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。地面站監(jiān)測與遙測數(shù)據(jù)設(shè)置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以由用戶自動(dòng)設(shè)定飛行航線，實(shí)際飛行的飛行參數(shù)等內(nèi)容，并通過USB轉(zhuǎn)串口裝置將數(shù)據(jù)傳送到遙控轉(zhuǎn)接系統(tǒng)裝置中，遙控轉(zhuǎn)接系統(tǒng)將這些信息轉(zhuǎn)換成定制好的協(xié)議格式，通過無線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)進(jìn)行發(fā)送。遙控器接收機(jī)裝置所發(fā)送出的舵機(jī)控制信號(hào)，經(jīng)過遙控轉(zhuǎn)接系統(tǒng)后，轉(zhuǎn)換成特殊的電臺(tái)控制信號(hào)通過無線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)進(jìn)行傳輸，對(duì)固定翼飛機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。參照?qǐng)D2，飛行控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與融合系統(tǒng)連接有三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀、三軸磁場傳感器、三軸磁場傳感器、GPS位置信息獲取裝置，各個(gè)裝置的工作原理為
1、慣性捷聯(lián)姿態(tài)計(jì)算處理器對(duì)三軸加速度傳感器裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和濾波算法，計(jì)算出三個(gè)軸向的線性加速度數(shù)據(jù)；
2、慣性捷聯(lián)姿態(tài)計(jì)算處理器對(duì)三軸陀螺儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和濾波算法，并根據(jù)三軸加速度數(shù)據(jù)和磁場傳感器裝置的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并進(jìn)行四元素姿態(tài)解算，解算出穩(wěn)定的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并通過實(shí)際校準(zhǔn)值對(duì)各種傳感器進(jìn)行基準(zhǔn)值的校準(zhǔn)和補(bǔ)償。 3、慣性捷聯(lián)姿態(tài)計(jì)算處理器對(duì)線性加速度進(jìn)行積分，并且從GPS位置信息獲取裝置中測量到的速度信息，把加速度傳感器積分后得到的速度值和GPS得到的速度值進(jìn)行卡爾曼濾波濾波。修正和校正固定翼飛機(jī)的飛行數(shù)據(jù)和測量精度；
4、慣性捷聯(lián)姿態(tài)計(jì)算處理器通過姿態(tài)和位置數(shù)據(jù)發(fā)送裝置將飛行數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)傳送給自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)主控制系統(tǒng)。參照?qǐng)D3，該系統(tǒng)通過獲取數(shù)據(jù)采集與融合系統(tǒng)中的姿態(tài)數(shù)據(jù)、飛行數(shù)據(jù)、地面控制系統(tǒng)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)控制固定翼飛機(jī)按照預(yù)先設(shè)定的路線進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。其工作原理為由GPS位置信息與用戶所規(guī)定的目標(biāo)航點(diǎn)規(guī)劃信息進(jìn)行比對(duì)，得到需要控制的目標(biāo)航向數(shù)據(jù)，又根據(jù)當(dāng)前飛機(jī)所處的一個(gè)航向角度，最終得到一個(gè)需要控制轉(zhuǎn)動(dòng)的航向角度，主控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)將需要控制轉(zhuǎn)動(dòng)的航向角度轉(zhuǎn)換成實(shí)際的舵機(jī)控制量，對(duì)相應(yīng)方向的舵機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)PID專家智能控制；對(duì)飛機(jī)高度的鎖定也與航向控制方式一致。參照?qǐng)D4，其工作原理是遙控器接收機(jī)裝置將操作者的控制信號(hào)傳輸?shù)竭b控轉(zhuǎn)接系統(tǒng)接收裝置中，把遙控器信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)接系統(tǒng)后轉(zhuǎn)換成電臺(tái)控制信號(hào)，控制飛機(jī)的飛行姿態(tài)；店面站監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用戶可以自行編輯航點(diǎn)信息和飛行參數(shù)通過USB轉(zhuǎn)串口裝置傳送到轉(zhuǎn)接系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)接系統(tǒng)再把數(shù)據(jù)通過電臺(tái)發(fā)送到飛機(jī)的控制系統(tǒng)中。地面站監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一方面能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送，另外一方面能夠接收飛行控制系統(tǒng)下傳的各種飛行數(shù)據(jù)和監(jiān)測信息。參照?qǐng)D5，該控制系統(tǒng)的流程圖包括如下步驟
5501:開始，中央處理器上電開始工作，啟動(dòng)看門狗復(fù)位系統(tǒng)；
5502:系統(tǒng)準(zhǔn)備內(nèi)部參數(shù)校準(zhǔn)參數(shù)讀??；
5503:讀取上位機(jī)陀螺初始化、磁場校準(zhǔn)指令，以便于對(duì)微機(jī)械傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)；
5504:讀取內(nèi)部FLASH校準(zhǔn)參數(shù)；采用出廠時(shí)默認(rèn)參數(shù)值進(jìn)行姿態(tài)計(jì)算；
5505:開啟處理器定時(shí)器中斷，啟動(dòng)ARM處理器內(nèi)部的系統(tǒng)中斷，進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)融合，姿態(tài)計(jì)算等工作；
S506:信號(hào)采集以及濾波算法，根據(jù)微機(jī)械傳感器數(shù)據(jù)的輸出特性，采用卡爾曼濾波技術(shù)進(jìn)行濾波；并對(duì)高精度氣壓傳感器的輸出數(shù)據(jù)中夾帶有高頻噪聲，采用差分方式對(duì)氣壓傳感器進(jìn)行濾波處理；
S507:數(shù)據(jù)融合與姿態(tài)解算，對(duì)三軸微機(jī)械陀螺儀，三軸加速計(jì)傳感器，三軸磁場傳感器采用四元素法求解姿態(tài)方位角；5508:遙測數(shù)據(jù)編解碼，將CPU采集的姿態(tài)數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并且將地面站數(shù)據(jù)發(fā)回的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼并執(zhí)行相應(yīng)的指令；
5509:飛行控制指令獲取，如果飛行控制指令獲取成功，則繼續(xù)10姿態(tài)、高度、位置導(dǎo)航控制，否則就回到8遙測數(shù)據(jù)編解碼繼續(xù)獲取地面站數(shù)據(jù)發(fā)回的數(shù)據(jù)；
5510:姿態(tài)、高度、位置導(dǎo)航控制，獲取數(shù)據(jù)成功，根據(jù)用戶自行設(shè)定的高度和導(dǎo)航數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)調(diào)整飛行的飛行姿態(tài)，達(dá)到設(shè)定的控制效果；
5511:姿態(tài)、高度、位置智能PID控制解算，將當(dāng)前姿態(tài)數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)與目標(biāo)姿態(tài)數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)進(jìn)行專家智能PID控制；
5512:舵機(jī)控制量輸出，將11中得出的PID控制量，實(shí)際轉(zhuǎn)換成控制飛機(jī)各個(gè)舵面的舵機(jī)控制量，執(zhí)行后回到7數(shù)據(jù)融合與姿態(tài)解算。
參照?qǐng)D6，本發(fā)明包括中央微處理器8，姿態(tài)傳感器包括三軸陀螺儀I、三軸加速度傳感器2和三軸磁場傳感器3，GPS模塊、氣壓傳感器、通信接口 4與無線收發(fā)裝置5連接，并負(fù)責(zé)與中央微處理器8進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。中央微處理器8內(nèi)部帶有A/D轉(zhuǎn)換接口，負(fù)責(zé)采集三軸陀螺儀1，、三軸加速度傳感器2和三軸磁場傳感器3的數(shù)據(jù)，并將傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和數(shù)據(jù)融合，得出精準(zhǔn)的三維姿態(tài)方位角；
中央微處理器8利用內(nèi)部的串口收集GPS模塊6的位置信息數(shù)據(jù)，并在中央微處理器8計(jì)算出精確的導(dǎo)航參數(shù)；
中央微處理器8采用SPI通信接口協(xié)議采集氣壓傳感器7，在中央微處理器8內(nèi)對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波，并根據(jù)實(shí)時(shí)氣壓數(shù)數(shù)據(jù)換算成高度和速度；
中央微處理器8利用通信接口 4與無線收發(fā)裝置5進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，發(fā)送自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制的實(shí)時(shí)控制參數(shù)和飛行參數(shù)。本發(fā)明研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明同時(shí)對(duì)相同仿真步長條件下，應(yīng)用以上方法在高動(dòng)態(tài)角運(yùn)動(dòng)環(huán)境下的解算精度高，由圓錐運(yùn)動(dòng)引起的俯仰角算法漂移誤差也得到了有效抑制。用最優(yōu)估計(jì)理論的數(shù)據(jù)處理方法和卡爾曼濾波器對(duì)速度信息進(jìn)行融合，保證了測量精度的精準(zhǔn)性和實(shí)時(shí)性。并且采用線性卡爾曼濾波器為慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差提供最小方差估計(jì)，然后利用這些誤差的估計(jì)值去修正姿態(tài)控制系統(tǒng)。使用遙控轉(zhuǎn)接系統(tǒng)不僅提高了信號(hào)傳輸?shù)木嚯x，還大大的提高了信號(hào)在傳輸過程中的可靠性，也保證信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。
權(quán)利要求
1.ー種固定翼自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)主要由飛行器上的自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制儀和地面站的遙測數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件組成，自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制儀由中央處理器和分別與中央處理器連接的三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器、三軸磁場傳感器、GPS模塊、氣壓傳感器、通信接ロ組成；無線收發(fā)裝置與中央處理器通過通信接ロ互相通信；地面站遙測數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件由信號(hào)轉(zhuǎn)接板和分別與信號(hào)轉(zhuǎn)接板連接的數(shù)據(jù)無線傳輸收發(fā)裝置、遙控器接收機(jī)裝置、USB轉(zhuǎn)接串ロ通信裝置組成；地面站遙測數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件通過USB轉(zhuǎn)接串ロ通信裝置與信號(hào)轉(zhuǎn)接板連接；自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制儀與地面站遙測數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件通過無線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的固定翼自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)，其特征是所述的信號(hào)轉(zhuǎn)接板由遙控轉(zhuǎn)接收發(fā)模塊與數(shù)據(jù)無線傳輸端ロ、地面計(jì)算機(jī)通信接ロ、遙控器接收機(jī)信號(hào)端ロ連接組成，信號(hào)轉(zhuǎn)接板有兩種功能一種是將遙控器接收機(jī)信號(hào)轉(zhuǎn)換成定制的傳輸協(xié)議；另ー種是信號(hào)轉(zhuǎn)換板將地面站遙測數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件中用戶自行設(shè)定的自動(dòng)導(dǎo)航信息傳送到自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制儀，信號(hào)轉(zhuǎn)接板將自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制儀所發(fā)送回來的位置信息和姿態(tài)信息送回地面計(jì)算機(jī)，并在計(jì)算機(jī)上顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述固定翼自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)，其特征是所述的自行定制的無線傳輸協(xié)議包含有姿態(tài)測量數(shù)據(jù)、飛行控制參數(shù)、GPS位置數(shù)據(jù)、三軸磁場數(shù)據(jù)及磁航向角。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的固定翼自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)，其特征是本自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)的控制信號(hào)，不僅可以通過遙控器直接控制，還可以通過遙控轉(zhuǎn)接裝置把遙控信號(hào)轉(zhuǎn)換成特制的傳輸協(xié)議，利用無線數(shù)據(jù)收發(fā)電臺(tái)與導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行通信。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種固定翼自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)及其使用方法，由飛行器上的自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制儀和地面站的遙測數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件組成，自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制儀由中央處理器和分別與中央處理器連接的三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器、三軸磁場傳感器、GPS模塊、氣壓傳感器、通信接口組成；無線收發(fā)裝置與中央處理器通過通信接口互相通信；地面站遙測數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件由信號(hào)轉(zhuǎn)接板和分別與信號(hào)轉(zhuǎn)接板連接的數(shù)據(jù)無線傳輸收發(fā)裝置、遙控器接收機(jī)裝置、USB轉(zhuǎn)接串口通信裝置組成；地面站遙測數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件通過USB轉(zhuǎn)接串口通信裝置與信號(hào)轉(zhuǎn)接板連接；自動(dòng)導(dǎo)航飛行控制儀與地面站遙測數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件通過無線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)連通。該系統(tǒng)能準(zhǔn)確完成預(yù)先設(shè)定的飛行任務(wù)，通過遙控轉(zhuǎn)接控制裝置，延長飛機(jī)的控制距離和范圍，保證了飛行的高可靠性和高穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G05D1/10GK102707725SQ201210192290
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者魏承赟 申請(qǐng)人:桂林飛宇電子科技有限公司