專利名稱：超小型旋翼機(jī)自主著陸地面實(shí)驗(yàn)?zāi)M器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于超小型旋翼機(jī)仿生雙目視覺(jué)輔助著陸系統(tǒng)的陸上模擬器。
背景技術(shù)：
超小型無(wú)人旋翼機(jī)具有操作靈活，攜帶方便、隱蔽性好、成本低等特點(diǎn)，可以攜帶導(dǎo)航 定位設(shè)備、可見(jiàn)光及紅外成像設(shè)備甚至武器系統(tǒng)等各種有效載荷，執(zhí)行軍事、反恐、勘査、 救災(zāi)等各種任務(wù)。與此同時(shí)，超小型無(wú)人旋翼機(jī)的自主著陸問(wèn)題也一直困擾著其使用者。研 究人員試圖通過(guò)仿生雙目視覺(jué)來(lái)測(cè)量旋翼機(jī)相對(duì)地面的位置坐標(biāo)，并求得其高度信息，并最 終實(shí)現(xiàn)自主著陸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種超小型旋翼機(jī)自主著陸地面實(shí)驗(yàn)?zāi)M器，模擬基于超小型旋 翼飛行器在仿生雙目視覺(jué)測(cè)量的幫助下，實(shí)現(xiàn)自主著陸的過(guò)程，主要包括快速下降，地效懸 停及最終緩慢下降的過(guò)程，如圖1所示。用以測(cè)試自主著陸系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的構(gòu)思是
采用鋼索懸掛吊艙，并由單片機(jī)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式，控制吊艙升降，模擬超小型無(wú)人 旋翼機(jī)著陸過(guò)程，并由碼盤(pán)獲得吊艙實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。
超小型旋翼機(jī)自主著陸地面實(shí)驗(yàn)?zāi)M器由懸臂、測(cè)試吊艙、巻線機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)等部分 組成。
模擬器的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2所示，測(cè)試吊艙由兩股鋼索從懸臂上懸下，鋼索的另兩端經(jīng)過(guò) 懸臂后擰成一股，繞于巻線機(jī)構(gòu)上，巻線機(jī)構(gòu)由電機(jī)帶動(dòng)，驅(qū)動(dòng)測(cè)試吊艙升降。采用鋼索懸 掛加電機(jī)驅(qū)動(dòng)的好處在于由鋼索的繞性，可使吊艙產(chǎn)生低頻振動(dòng)，可模擬旋翼機(jī)受自然風(fēng) 的干擾；由電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的高頻振動(dòng)，能夠模擬旋翼機(jī)自身動(dòng)力及旋翼產(chǎn)生的振動(dòng)。兩 者的振動(dòng)疊加，可以很好的模擬超小型旋翼機(jī)著陸過(guò)程的實(shí)際狀態(tài)。
控制電路主要負(fù)責(zé)通過(guò)串口獲得仿生雙目視覺(jué)模塊測(cè)得的吊艙高度信息，并通過(guò)PWM 波控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)吊艙高度的控制，模擬超小型旋翼機(jī)著陸的三個(gè)過(guò)程，即快速下降， 地效懸停及最終緩慢下降。碼盤(pán)與光電傳感器的組合則主要用于測(cè)量電機(jī)軸運(yùn)動(dòng)的角速度及 旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，計(jì)算可獲得吊艙實(shí)際的高度和速度，用于對(duì)比仿生雙目視覺(jué)模塊的測(cè)量精度。
根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種超小型旋翼機(jī)自主著陸地面實(shí)驗(yàn)?zāi)M器，包括測(cè)試吊艙及控制系統(tǒng)，其特征在于所 羞測(cè)試吊艙系干兩根鋼索的下端，所述兩根鋼索繞經(jīng)一個(gè)機(jī)架上的滑輪后拉成一股，然后繞在一個(gè)巻線機(jī)構(gòu)上，所述巻線機(jī)構(gòu)由一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)，所述電機(jī)由所述控制系統(tǒng)控制。
上述控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是 一個(gè)主控單片機(jī)的輸出控制命令經(jīng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路連接到所述電
機(jī)， 一個(gè)仿生雙目視覺(jué)模塊和一個(gè)碼盤(pán)與所述主控單片機(jī)相連，所述仿生雙目視覺(jué)模塊測(cè)得
吊艙位置信號(hào)輸入主控單片機(jī)；而所述碼盤(pán)結(jié)合光電傳感器測(cè)得電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)數(shù)信號(hào)輸入
主控單片機(jī)； 一個(gè)電源電路為各組成單元提供工作電源。 上述的主控單片機(jī)采用C8051F330型單片機(jī)。 上述的光電傳感器為T(mén)CRT5000
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明從 振動(dòng)角度及實(shí)際降落方式上，完美地模擬了超小型無(wú)人旋翼機(jī)的降落過(guò)程，并在系統(tǒng)中加入 實(shí)時(shí)測(cè)量模塊(碼盤(pán))，能夠滿足超小型無(wú)人旋翼機(jī)自主著陸系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)需求，并為其提供了 -個(gè)非常良好的測(cè)試平臺(tái)，與實(shí)際的無(wú)人旋翼機(jī)測(cè)試平臺(tái)相比，可降低了摔機(jī)事故的發(fā)生，
提高試驗(yàn)的安全性，節(jié)約幵發(fā)資金。


圖1是超小型無(wú)人旋翼機(jī)的降落曲線。
圖2是超小型旋翼機(jī)自主著陸地面實(shí)驗(yàn)?zāi)M器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2示例的控制系統(tǒng)框圖。
圖4是圖2的電路圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合

如下參見(jiàn)圖2，本超小型旋翼機(jī)自主著陸地面
實(shí)驗(yàn)?zāi)M器包括測(cè)試吊艙5及控制系統(tǒng)，其特征在于所述測(cè)試吊艙5系于兩根鋼索4的下端， 所述兩根鋼索4繞經(jīng)一個(gè)機(jī)架1上的滑輪后擰成一股，然后繞在一個(gè)巻線機(jī)構(gòu)3上，所述巻 線機(jī)構(gòu)3由一個(gè)電機(jī)2帶動(dòng)，所述電機(jī)2由所述控制系統(tǒng)控制。
參見(jiàn)圖3，本模擬器的控制系統(tǒng)主要由5單元組成電源電路10，主控單片機(jī)8，驅(qū)動(dòng) 電路9，電機(jī)4，碼盤(pán)5。仿生雙目視覺(jué)模塊6為安裝在本模擬器吊艙內(nèi)的測(cè)試設(shè)備。電源電 路10向所有單元供電，主控單片機(jī)8通過(guò)RS-232接口獲得由仿生雙目視覺(jué)模塊6獲得的高 度信息，經(jīng)計(jì)算，向驅(qū)動(dòng)電路9發(fā)出指令，并由驅(qū)動(dòng)電路9最終控制電機(jī)2運(yùn)轉(zhuǎn)；與此同時(shí)， 安裝在電機(jī)軸上的碼盤(pán)7可實(shí)時(shí)獲得電機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，反饋給主控單片機(jī)8，經(jīng)計(jì) 算，可獲得實(shí)時(shí)精確的吊艙高度信息，用以驗(yàn)證仿生雙目視覺(jué)模塊6的準(zhǔn)確性。
本實(shí)施例的具體電路參見(jiàn)圖4，系統(tǒng)電源為12V, 2A直流電，經(jīng)電源模塊DF1117-5及 DF1117-3.3將電壓降至5V和3.3V用于各芯片的供電；主控單片機(jī)為C8051F330;仿生雙目
4視覺(jué)模塊獲得的高度信息由RS-232通過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232CPE與C8051F330相連；電機(jī) 驅(qū)動(dòng)芯片為L(zhǎng)298N，由C8051F330的P1.0、 Pl.l 口控制電機(jī)轉(zhuǎn)向，P0.7 口輸出的PWM方波 控制電機(jī)轉(zhuǎn)速；碼盤(pán)則直接與C8051F330的P1.7 口相連，用于獲得電機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)。
權(quán)利要求
1. 一種超小型旋翼機(jī)自主著陸地面實(shí)驗(yàn)?zāi)M器，包括測(cè)試吊艙(5)及控制系統(tǒng)，其特征在于所述測(cè)試吊艙(5)系于兩根鋼索(4)的下端，所述兩根鋼索(4)繞經(jīng)一個(gè)機(jī)架(1)上的滑輪后擰成一股，然后繞在一個(gè)卷線機(jī)構(gòu)(3)上，所述卷線機(jī)構(gòu)(3)由一個(gè)電機(jī)(2)帶動(dòng)，所述電機(jī)(2)由所述控制系統(tǒng)控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超小型旋翼機(jī)自主著陸地面實(shí)驗(yàn)?zāi)M器，其特征在于所述控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是 一個(gè)主控單片機(jī)(8)的輸出控制命令經(jīng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路(9)連接到所述電機(jī)(2)，一個(gè)仿生雙目視覺(jué)模塊(6)和一個(gè)碼盤(pán)(7)與所述主控單片機(jī)(8)相連，所述仿生雙目視覺(jué)模塊(6)測(cè)得吊艙位置信號(hào)輸入主控單片機(jī)(8);而所述碼盤(pán)(7)結(jié)合光電傳感器測(cè)得電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)數(shù)信號(hào)輸入主控單片機(jī)(8); —個(gè)電源電路(10)為各組成單元提供工作電源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超小型旋翼機(jī)自主著陸地面實(shí)驗(yàn)?zāi)M器，其特征在于所述仿生雙目視覺(jué)模塊(6)要裝在所述測(cè)試吊艙(5)內(nèi)，所述碼盤(pán)(7)和光電傳感器要裝在所述電機(jī)(2)軸上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超小型旋翼機(jī)自主著陸地面實(shí)驗(yàn)?zāi)M器，其特征在于所述主控單片機(jī)(8)采用C8051F330型單片機(jī)，所述光電傳感器為T(mén)CRT5000。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于超小型旋翼機(jī)自主著陸地面實(shí)驗(yàn)?zāi)M器。它包括測(cè)試吊艙及控制系統(tǒng)，測(cè)試吊艙系于兩根鋼索的下端，兩根鋼索繞經(jīng)一個(gè)機(jī)架上的滑輪后擰成一股，然后繞在一個(gè)卷線機(jī)構(gòu)上，卷線機(jī)構(gòu)由一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)，電機(jī)由所述的控制系統(tǒng)控制。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，主要應(yīng)用于仿生雙目視覺(jué)輔助著陸系統(tǒng)的陸上測(cè)試及試驗(yàn)，也可用于其它輔助著陸系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。
文檔編號(hào)G09B25/00GK101458880SQ20081020337
公開(kāi)日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者夏冰玉, 李恒宇, 潘智昊, 濤 王, 均 羅, 謝少榮 申請(qǐng)人:上海大學(xué)