本實(shí)用新型屬于自動(dòng)控制領(lǐng)域，涉及一種無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，具體為一種無人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的研究在我國已有幾十年的歷史，但是由于我國在無人機(jī)的研發(fā)方面存在起步晚、基礎(chǔ)不足和相關(guān)人才較少等問題，使得我國在無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的研發(fā)方面與國外有較大差距。

隨著研究工作的不斷深入，無人機(jī)在民用領(lǐng)域正在發(fā)揮巨大的作用。在氣象、航拍、電網(wǎng)巡線、農(nóng)林牧業(yè)等方面，無人機(jī)已被大量使用，其高科技的技術(shù)含量正在成為提高國民經(jīng)濟(jì)新的增長點(diǎn)。

目前，無人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大，已有多套無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于民用科研領(lǐng)域，研究成果在抗震救災(zāi)、新農(nóng)村建設(shè)、城市規(guī)劃等方面得到了廣泛應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。盡管如此，無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)仍未轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，沒有形成規(guī)?；诳煽啃院蛯?shí)時(shí)性等性能方面與國外相比較，仍然存在著較大的差距。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是：如何有效地提高無人直升機(jī)自主飛行控制系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種無人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：中央控制器、地磁計(jì)、高度計(jì)、GPS模塊、加速度傳感器、陀螺儀傳感器、接收機(jī)、數(shù)傳電臺(tái)、SD存儲(chǔ)卡、信號(hào) 隔離電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電源隔離電路和電源；所述中央控制器的輸入端連接所述地磁計(jì)、所述高度計(jì)、所述GPS模塊、所述加速度傳感器、所述陀螺儀傳感器、所述接收機(jī)和所述電源隔離電路；所述中央控制器的輸出端連接所述SD存儲(chǔ)卡和所述信號(hào)隔離電路；所述中央控制器與所述數(shù)傳電臺(tái)雙向連接；所述信號(hào)隔離電路的輸出端連接所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；所述電源隔離電路的輸入端連接所述電源。

其中，所述中央控制器采用STM32F407芯片。

其中，所述地磁計(jì)用于測(cè)量地球磁場(chǎng)，確定無人機(jī)機(jī)體的航向角信息。

其中，所述高度計(jì)用于測(cè)量無人機(jī)的飛行高度。

其中，所述GPS模塊用于測(cè)量無人機(jī)機(jī)體的經(jīng)緯度信息、高度信息和速度信息。

其中，所述加速度傳感器用于測(cè)量無人機(jī)機(jī)體的重力加速度和飛行加速度。

其中，所述陀螺儀傳感器用于測(cè)量無人機(jī)機(jī)體的角速度信息。

其中，所述接收機(jī)用于接收遙控器發(fā)送的控制指令。

其中，所述數(shù)傳電臺(tái)用于無人直升機(jī)和地面站之間的數(shù)據(jù)傳輸。

其中，所述信號(hào)隔離電路采用光耦隔離器件74LS245，用于避免電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路對(duì)系統(tǒng)的干擾。

(三)有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于：

(1)本實(shí)用新型集成地磁計(jì)、高度計(jì)、GPS模塊、加速度傳感器和陀螺儀傳感器，并采用擴(kuò)展卡爾曼濾波組合導(dǎo)航算法，以獲取準(zhǔn)確的飛行平臺(tái)的姿態(tài)、速度、位置的高精度數(shù)據(jù)；

(2)本實(shí)用新型的飛行控制算法使用多輸入、多輸出的現(xiàn)代魯 棒控制算法，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；

(3)本實(shí)用新型的飛行控制系統(tǒng)支持3種控制模式：人工遙控、增穩(wěn)遙控和自主導(dǎo)航飛行；

(4)該系統(tǒng)體積小、重量輕、功耗低，抗干擾能力強(qiáng)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的無人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型提出的無人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)，結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明如下。

如圖1所示，本實(shí)用新型無人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)包括：中央控制器1、地磁計(jì)2、高度計(jì)3、GPS模塊4、加速度傳感器5、陀螺儀傳感器6、接收機(jī)7、數(shù)傳電臺(tái)8、SD存儲(chǔ)卡9、信號(hào)隔離電路10、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11、電源隔離電路12和電源13；中央控制器1的輸入端連接地磁計(jì)2、高度計(jì)3、GPS模塊4、加速度傳感器5、陀螺儀傳感器6、接收機(jī)7和電源隔離電路12；中央控制器1的輸出端連接SD存儲(chǔ)卡9和信號(hào)隔離電路10；中央控制器1與數(shù)傳電臺(tái)8雙向連接；信號(hào)隔離電路10的輸出端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11；電源隔離電路12的輸入端連接電源13。

中央控制器1采用STM32F407芯片，中央控制器1采集并處理地磁計(jì)2、高度計(jì)3、GPS模塊4、加速度傳感器5和陀螺儀傳感器6的數(shù)據(jù)，保存在SD存儲(chǔ)卡9中，同時(shí)經(jīng)數(shù)傳電臺(tái)8發(fā)送至地面站。

地磁計(jì)2用于測(cè)量地球磁場(chǎng)，確定無人機(jī)機(jī)體的航向角信息；高度計(jì)3用于測(cè)量無人機(jī)的飛行高度；GPS模塊4用于測(cè)量無人機(jī)機(jī)體的經(jīng)緯度信息、高度信息和速度信息；加速度傳感器5用于測(cè)量無人機(jī)機(jī)體的重力加速度和飛行加速度；陀螺儀傳感器6用于測(cè)量無人機(jī) 機(jī)體的角速度信息；接收機(jī)7用于接收遙控器發(fā)送的控制指令；數(shù)傳電臺(tái)8用于無人直升機(jī)和地面站之間的數(shù)據(jù)傳輸；信號(hào)隔離電路10采用光耦隔離器件74LS245，用于避免電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11對(duì)系統(tǒng)的干擾。

本實(shí)用新型的無人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)的工作過程如下：

無人直升機(jī)飛行過程中，中央控制器1實(shí)時(shí)采集地磁計(jì)2、高度計(jì)3、GPS模塊4、加速度傳感器5和陀螺儀傳感器6的數(shù)據(jù)，并采用擴(kuò)展卡爾曼濾波組合導(dǎo)航算法，獲取準(zhǔn)確的飛行平臺(tái)的姿態(tài)、速度、位置信息，進(jìn)一步調(diào)用飛行控制算法得到相應(yīng)的控制量，并轉(zhuǎn)換成PWM信號(hào)，經(jīng)信號(hào)隔離電路10作用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11，從而改變無人直升機(jī)的飛行狀態(tài)，達(dá)到控制無人直升機(jī)飛行的目的。同時(shí)，中央控制器1將獲取準(zhǔn)確的姿態(tài)、速度和位置信息保存在SD存儲(chǔ)卡9中，經(jīng)數(shù)傳電臺(tái)8發(fā)送給地面站。

以上實(shí)施方式僅用于說明本實(shí)用新型，而并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實(shí)用新型的范疇，本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。