技術(shù)特征：

1.一種沿索道飛行器裝置控制系統(tǒng)，其特征在于，所述沿索道飛行器裝置控制系統(tǒng)包括：飛行數(shù)據(jù)采集模塊、PID控制模塊，并通過鋰電池及電調(diào)為系統(tǒng)供電；

所述飛行數(shù)據(jù)采集模塊包括：

U-blox GPS，用于獲取當前GPS數(shù)據(jù)，通過串口發(fā)送給主控芯片；

L3G4200D陀螺儀，用于采集xyz三個方向的角加速度，通過I2C總線發(fā)送給主控芯片；

ADXL345加速度計，用于采集xyz三個方向的角加速度，通過I2C總線發(fā)送給主控芯片；

HMC5883L地磁計，用于采集xyz三個方向的地磁信號，通過I2C總線發(fā)送給主控芯片；

BMP085氣壓計，用于采集當前所處高度的氣壓，通過I2C總線發(fā)送給主控芯片，同時換算成高度值；

主控芯片將上述接收到的三軸加速度、三軸地磁信號、三軸角加速度、氣壓和GPS數(shù)據(jù)打包后，通過無線串口發(fā)送到遠程pc端的PID控制模塊進行后續(xù)處理；

所述PID控制模塊包括：PID速度控制器及PID角度控制器；

所述PID速度控制器：首先將速度設(shè)定為一個起始值r(t)，然后測得當前速度值y(t)與設(shè)定速度r(t)的誤差值e(t),再通過計算得到下次周期輸出到電機的速度，公式：

$u\left(t\right)=K_p\[e\left(t\right)+\frac{1}{T_i}{\∫}_0^{t}e\left(\mathrm{\τ}\right)d\mathrm{\τ}+T_d\frac{de\left(t\right)}{dt}\]$

其中：e(t)——誤差值，y(t)——反饋值，u(t)——輸出值,Kp——比例系數(shù)，Ti——積分時間常數(shù)，Td——微分時間常數(shù)，T——調(diào)節(jié)周期；

經(jīng)過一個比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)后，獲得當前速度控制量，既PWM信號的輸出量，然后讀取光電編碼器傳回的當前速度值，與設(shè)定速度比較后，再經(jīng)過比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)，獲得下一輪的速度控制量，如此反復，以實現(xiàn)速度的動態(tài)調(diào)節(jié)；

所述PID角度控制器：利用三軸加速度、三軸地磁信號、三軸角加速度測得的地磁信號、角加速度數(shù)據(jù)，通過卡爾曼濾波算法,建立飛行姿態(tài)模型；

狀態(tài)方程為：X_k+1＝Ax_k+Bu_k+w_k；

輸出方程：y_k＝Cx_k+z_k；

姿態(tài)模型：a_k+1＝a_k+(u_k-b_k)dt；

其中A，B，C均為矩陣，k是時間系數(shù)，x稱為系統(tǒng)狀態(tài)，u是系統(tǒng)的已知輸入，y是所測量的輸出，w和z表示噪聲；其中，變量w稱為進程噪聲，z稱為測量噪聲，它們都是向量，因此包含多個元素；x中包含系統(tǒng)當前狀態(tài)的所有資訊，但不能被直接測量；因此，要測量向量y，y是受到噪聲z干擾的系統(tǒng)狀態(tài)x的函數(shù)；a是飛行姿態(tài)角，即俯仰角或橫滾角，b是陀螺儀的誤差，u_k是陀螺儀輸出的角速度數(shù)據(jù)，dt是采樣時間間隔；

具體的實現(xiàn)步驟為：

(1)讀取當前L3G4200D陀螺儀數(shù)據(jù)u；

(2)由L3G4200D陀螺儀數(shù)據(jù)更新系統(tǒng)的狀態(tài)預(yù)測X_est＝AX_sta+Bu；其中，A和B是系統(tǒng)參數(shù)，為矩陣，X_sta為當前系統(tǒng)狀態(tài)；

(3)讀取由ADXL345加速度傳感器計算的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)y；

(4)計算測量過程的革新Inn＝y(tǒng)-Cx_est其中C＝(1 0)；

(5)計算協(xié)方差s＝CPC+S_z；

(6)計算卡爾曼增益K＝APC′s^-1；

(7)更新系統(tǒng)的狀態(tài)估值X_sta＝X_est+K*Inn；

(8)計算預(yù)測誤差的協(xié)方差P＝APA-K*CPA+S_w,其中,Sw為進程噪聲協(xié)方差矩陣,即Sw＝E([a b]*[a b])；

(9)等待采樣間隔衍，返回步驟(1)；

從而計算出飛行裝置的飛行姿態(tài)，即姿態(tài)角，與初始設(shè)定的姿態(tài)角進行對比，經(jīng)過比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)后獲得下一次云臺的三個PWM信號，從而控制云臺三個方向的轉(zhuǎn)動。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沿索道飛行器裝置控制系統(tǒng)，其特征在于，所述沿索道飛行器裝置控制系統(tǒng)進一步包括圖像采集模塊；

所述圖像采集模塊使用5.8G的圖傳系統(tǒng)進行遠距離傳輸；圖像采集使用可以導出A/V視頻信號的相機，相機與視頻傳輸發(fā)射機搭載在飛行器上，兩者通過連接線相連，視頻傳輸發(fā)射機和接收機之間采用微波通信，頻率為5685hz，發(fā)射機將采集到視頻信號發(fā)回，接收機對此信息進行接收，然后通過視頻采集卡和PC端的usb口進行相連；

通過調(diào)用opencv的庫文件對視頻信息進行解析，則此時PC端會出現(xiàn)相機實時拍攝到的圖像畫面；在視頻顯示模塊主要實現(xiàn)的功能包括視頻接收、視頻解析和視頻播放三部分；

在PC端使用Unity3D建模：先根據(jù)地形的實際數(shù)據(jù)，使用Maya構(gòu)建出地形的三維模型；將模型導入Unity3D，構(gòu)建出飛行場景；在腳本中設(shè)計接口，接收飛機飛行時發(fā)出的GPS和海拔數(shù)據(jù)的定位信息；根據(jù)地理坐標轉(zhuǎn)換的算法，將飛機的地理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成飛行場景中的坐標；用腳本驅(qū)動虛擬場景的飛機模型，使飛機按照計算出來的坐標進行移動，這樣飛機模型在虛擬場景中的移動就模擬了現(xiàn)實世界中飛機的移動；通過虛擬場景的不同視角，觀察現(xiàn)實世界中飛機是如何移動的；從而進行迫降模擬研究。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種沿索道飛行器裝置控制系統(tǒng)，其特征在于，沿索道飛行器裝置控制系統(tǒng)進一步包括：云臺舵機、加速涵道及減速涵道；

所述云臺舵機用于調(diào)整相機位置，使其一直正對地面；

所述加速涵道用于飛機加速上升時提供動力；

所述減速涵道用于飛機減速下降時提供動力。