本實用新型涉及無人機(jī)飛行控制領(lǐng)域，尤其涉及一種無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

無人機(jī)即無人駕駛飛行器，無人機(jī)采用衛(wèi)星定位、遙感、地理空間、航空航天、自動控制、計算機(jī)輔助分析等高新技術(shù)，可服務(wù)于國土、測繪、林業(yè)、交通、水利及軍事等多個領(lǐng)域。

無人機(jī)的飛行控制裝置主要執(zhí)行無人機(jī)的飛行姿態(tài)計算、飛行航線控制、飛行數(shù)據(jù)反饋，以及在飛行過程中執(zhí)行相關(guān)的飛行任務(wù)，從結(jié)構(gòu)分工角度看，飛行控制系統(tǒng)就是無人機(jī)的行動中樞，其穩(wěn)定性決定著無人機(jī)整個飛行過程的安全性。

當(dāng)前無人機(jī)所應(yīng)用的控制系統(tǒng)都是單自動駕駛控制系統(tǒng)，是基于電子元器件開發(fā)制作的，而電子元器件在某些環(huán)境下(如溫度、氣壓、濕度、灰塵、電磁環(huán)境、振動、電壓、電流、衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號變化、程序計算錯誤等)會出現(xiàn)一些問題，而一個小小的問題即有可能帶來無人機(jī)不可修復(fù)性的損壞，甚至有可能對外界事物造成破壞。

為此我們設(shè)計了一種無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，通過檢測三軸姿態(tài)角(或角速率)以及加速度、三軸方位、位置、電流、電壓，并將狀態(tài)信息，實時監(jiān)測無人機(jī)的飛行狀態(tài)，從而可以及時作出反應(yīng)和準(zhǔn)確的命令，降低了無人機(jī)發(fā)生飛行錯誤的幾率，實現(xiàn)無人機(jī)的穩(wěn)定控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供一種無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，包括MCU中心控制模塊、機(jī)載傳感器模塊、數(shù)據(jù)記錄及導(dǎo)出存儲模塊、飛行狀態(tài)指示模塊；

所述MCU中心控制模塊，包括飛行控制器，飛行控制器接收來自于機(jī)載傳感器模塊的數(shù)據(jù)，通過傳感器信息數(shù)據(jù)融合，生成控制信號，產(chǎn)生無人機(jī)飛行的控制命令；

所述機(jī)載傳感器模塊包括IMU、三軸磁羅盤、GPS、氣壓計、電壓檢測單元、電流檢測單元和PWM輸入檢測單元；機(jī)載傳感器模塊用于實時采集獲取無人機(jī)的飛行狀態(tài)信息，可采集到的數(shù)據(jù)有三軸姿態(tài)角或角速率，以及加速度、三軸方位、位置、電流、電壓，并將狀態(tài)信息通過本地總線發(fā)送給MCU中心控制模塊；

所述數(shù)據(jù)記錄及導(dǎo)出存儲模塊包括USB數(shù)據(jù)導(dǎo)出單元、SD卡設(shè)備、GPRS數(shù)據(jù)云傳輸單元；用于將飛行相關(guān)的傳感器數(shù)據(jù)以及控制數(shù)據(jù)存儲在機(jī)載端本地，客戶可根據(jù)該數(shù)據(jù)對飛行狀態(tài)質(zhì)量信息進(jìn)行分析；

所述飛行狀態(tài)指示模塊為航燈，用于指示無人機(jī)的飛行狀態(tài)，以實現(xiàn)飛行狀態(tài)的顯示及預(yù)警；

所述無人機(jī)的舵機(jī)組根據(jù)MCU中心控制模塊的飛行控制指令進(jìn)行飛行；

所述IMU是測量物體三軸姿態(tài)角或角速率，以及加速度的裝置，由此獲取慣導(dǎo)數(shù)據(jù)；

所述三軸磁羅盤用以指示三軸方位；

所述GPS用來定位；

所述電壓檢測單元，用來檢測電壓；

所述電流檢測單元，用來檢測電流；

所述PWM輸入檢測單元用來監(jiān)測當(dāng)前無人機(jī)運動狀態(tài)，并通過PWM輸出控制無人飛行的舵機(jī)組的驅(qū)動單元，實現(xiàn)無人機(jī)的飛行控制；

進(jìn)一步，所述MCU中心控制模塊、所述機(jī)載傳感器模塊、數(shù)據(jù)記錄及導(dǎo)出存儲模塊和飛行狀態(tài)指示模塊之間，采用CAN總線的方式進(jìn)行通信。

進(jìn)一步，所述系統(tǒng)還包括遙控器和地面站，所述遙控器、地面站與飛行控制器及無人機(jī)之間采用無線鏈路的方式進(jìn)行通信。

進(jìn)一步，所述地面站用于獲取地面端人員及計算機(jī)產(chǎn)生的控制命令，同時將命令通過無線鏈路發(fā)送給無人機(jī)MCU中心控制模塊的飛行控制器，以實現(xiàn)基于地面端數(shù)據(jù)的控制飛行。

本實用新型的有益效果是：本實用新型所述的一種無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點：

1)無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量輕，同時功能多樣；

2)采用CAN總線化結(jié)構(gòu)設(shè)計，各功能子系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計思想，即插即 用；

3)采用實時操作系統(tǒng)架構(gòu)，保證了無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)穩(wěn)定性及魯棒性；

4)MCU中心控制模塊將傳感器的數(shù)據(jù)融合后發(fā)出指令，實現(xiàn)了無人機(jī)飛行的穩(wěn)定控制。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的一種無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合本實用新型的實施例參照附圖進(jìn)行詳細(xì)敘述。

一種無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，包括MCU中心控制模塊、機(jī)載傳感器模塊、數(shù)據(jù)記錄及導(dǎo)出存儲模塊、飛行狀態(tài)指示模塊；

所述MCU中心控制模塊，包括飛行控制器，飛行控制器接收來自于機(jī)載傳感器模塊的數(shù)據(jù)，通過傳感器信息數(shù)據(jù)融合，生成控制信號，產(chǎn)生無人機(jī)飛行的控制命令；

所述機(jī)載傳感器模塊包括IMU、三軸磁羅盤、GPS、氣壓計、電壓檢測單元、電流檢測單元和PWM輸入檢測單元；機(jī)載傳感器模塊用于實時采集獲取無人機(jī)的飛行狀態(tài)信息，可采集到的數(shù)據(jù)有三軸姿態(tài)角或角速率，以及加速度、三軸方位、位置、電流、電壓，并將狀態(tài)信息通過本地總線發(fā)送給MCU中心控制模塊；

所述的MCU中心控制模塊即微控制單元(Microcontroller Unit；MCU)，又稱單片微型計算機(jī)(Single Chip Microcomputer)或者單片機(jī)，是把中央處理器(Central Process Unit；CPU)的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減，并將內(nèi)存(memory)、計數(shù)器(Timer)、USB、A/D轉(zhuǎn)換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅(qū)動電路都整合在單一芯片上，形成芯片級的計算機(jī)，適用于不同場合的應(yīng)用控制。

所述數(shù)據(jù)記錄及導(dǎo)出存儲模塊包括USB數(shù)據(jù)導(dǎo)出單元、SD卡設(shè)備、GPRS數(shù)據(jù)云傳輸單元；用于將飛行相關(guān)的傳感器數(shù)據(jù)以及控制數(shù)據(jù)存儲在機(jī)載端本地，客戶可根據(jù)該數(shù)據(jù)對飛行狀態(tài)質(zhì)量信息進(jìn)行分析；

所述飛行狀態(tài)指示模塊為航燈，用于指示無人機(jī)的飛行狀態(tài)，以實現(xiàn)飛行狀 態(tài)的顯示及預(yù)警；

所述無人機(jī)的舵機(jī)組根據(jù)MCU中心控制模塊的飛行控制指令進(jìn)行飛行；

所述IMU(Inertial Measurement Unit，慣性測量單元)是測量物體三軸姿態(tài)角或角速率，以及加速度的裝置，由此獲取慣導(dǎo)數(shù)據(jù)；

所述三軸磁羅盤用以指示三軸方位；

所述GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))，用來定位；

所述電壓檢測單元，用來檢測電壓；

所述電流檢測單元，用來檢測電流；

所述PWM輸入檢測單元用來監(jiān)測當(dāng)前無人機(jī)運動狀態(tài)，并通過PWM輸出控制無人飛行的舵機(jī)組的驅(qū)動單元，實現(xiàn)無人機(jī)的飛行控制；

進(jìn)一步，所述MCU中心控制模塊、所述機(jī)載傳感器模塊、數(shù)據(jù)記錄及導(dǎo)出存儲模塊和飛行狀態(tài)指示模塊之間，采用CAN總線的方式進(jìn)行通信。

進(jìn)一步，所述系統(tǒng)還包括遙控器和地面站，所述遙控器、地面站與飛行控制器及無人機(jī)之間采用無線鏈路的方式進(jìn)行通信。

進(jìn)一步，所述地面站用于獲取地面端人員及計算機(jī)產(chǎn)生的控制命令，同時將命令通過無線鏈路發(fā)送給無人機(jī)MCU中心控制模塊的飛行控制器，以實現(xiàn)基于地面端數(shù)據(jù)的控制飛行。

所述無人機(jī)控制系統(tǒng)基于μC/OS-Ⅱ提供的系統(tǒng)調(diào)度為基礎(chǔ)，根據(jù)無人機(jī)直升機(jī)飛行控制工作原理，通過采集的傳感器信息、存儲的相關(guān)狀態(tài)和數(shù)據(jù)以及無線電測控終端發(fā)過來的上行遙控或地面站規(guī)劃的指令與數(shù)據(jù)，經(jīng)判斷、運算和處理之后，輸出指令給伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)即舵機(jī)組，控制操縱無人機(jī)的舵面、發(fā)動機(jī)的油門，以控制無人機(jī)的飛行。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。