專利名稱:飛行器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種飛行器系統(tǒng)，其包括導(dǎo)航控制裝置，用于實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能；飛行控制裝置，與所述導(dǎo)航控制裝置通過串行外設(shè)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，其中，所交互的數(shù)據(jù)內(nèi)容包含俯仰、橫滾、油門、航向等控制桿量、電機(jī)開啟關(guān)閉狀態(tài)標(biāo)志和任務(wù)命令碼，用于對飛行器進(jìn)行飛行控制；及存儲裝置，與所述導(dǎo)航控制裝置通過串行外設(shè)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所交互的數(shù)據(jù)內(nèi)容包含飛行器狀態(tài)的數(shù)據(jù)，用于存儲從所述導(dǎo)航控制裝置中獲取的數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型飛行器系統(tǒng)在大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定快速的傳輸，即使得本實(shí)用新型飛行器即使在復(fù)雜條件下也能穩(wěn)定飛行。
【專利說明】飛行器系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及飛行器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及飛行器系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]四旋翼無人機(jī)是一種能夠垂直起降的、多旋翼式的前型飛行器。與常規(guī)旋翼式相比，四旋翼無人機(jī)的結(jié)構(gòu)更為緊湊，能夠產(chǎn)生更大升力，具有操控方便、機(jī)動靈活、噪音小、隱蔽性好的特點(diǎn)，無論是在軍事領(lǐng)域還是在民事領(lǐng)域，都具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]但是由于大部分四旋翼無人機(jī)體積小、重量輕，在控制飛行器飛行時(shí)，存在三方面的技術(shù)難點(diǎn):其一、在飛行過程中它不僅受到各種物理效應(yīng)的作用，還很容易受到氣流等外部環(huán)境的干擾，很難獲得其準(zhǔn)確的性能參數(shù)；其二、微型四旋翼飛行器是一個(gè)具有六個(gè)自由度，而只有四個(gè)控制輸入的欠驅(qū)動系統(tǒng)。它具有多變量、非線性、強(qiáng)耦合和干擾敏感的特性，使得飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得非常困難。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的主要目的在于保證飛行器在復(fù)雜條件下的穩(wěn)定飛行。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種飛行器系統(tǒng)，所述飛行器系統(tǒng)包括:導(dǎo)航控制裝置，用于實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能；飛行控制裝置，與所述導(dǎo)航控制裝置通過串行外設(shè)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，其中，所交互的數(shù)據(jù)內(nèi)容包含俯仰、橫滾、油門、航向等控制桿量、電機(jī)開啟關(guān)閉狀態(tài)標(biāo)志和任務(wù)命令碼，用于對飛行器進(jìn)行飛行控制；以及存儲裝置，與所述導(dǎo)航控制裝置通過串行外設(shè)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所交互的數(shù)據(jù)內(nèi)容包含飛行器狀態(tài)的數(shù)據(jù)，用于存儲從所述導(dǎo)航控制裝置中獲取的數(shù)據(jù)。
[0006]優(yōu)選地，所述導(dǎo)航控制裝置還所述飛行器系統(tǒng)的云臺裝置、定位裝置、氣壓計(jì)、數(shù)傳電臺、電量檢測器以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0007]優(yōu)選地，所述導(dǎo)航控制裝置通過串行外設(shè)接口與所述云臺裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并通過PWM方波驅(qū)動所述云臺裝置的舵機(jī)，以調(diào)節(jié)所述云臺裝置的拍攝角度。
[0008]優(yōu)選地，所述導(dǎo)航控制裝置通過通用串行接口與所述定位裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，從所述定位裝置中獲取經(jīng)、瑋度值、當(dāng)前水平位置方向和垂直位置方向的速度，以及搜星數(shù)。
[0009]優(yōu)選地，所述導(dǎo)航控制裝置通過串行外設(shè)接口與所述氣壓計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，獲取氣壓計(jì)所檢測到的氣壓數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算轉(zhuǎn)化為高度信息。
[0010]優(yōu)選地，所述導(dǎo)航控制裝置通過通用串行接口與所述數(shù)傳電臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，從所述數(shù)傳電臺獲取遙控?cái)?shù)據(jù)，并將自身的飛行信息數(shù)據(jù)遙測到地面。
[0011]優(yōu)選地，所述導(dǎo)航控制裝置通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器與電量檢測器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，從所述電量檢測器獲取飛行器當(dāng)前的電量數(shù)據(jù)。
[0012]優(yōu)選地，所述飛行控制裝置還與所述飛行器系統(tǒng)的陀螺儀、加速度計(jì)、指南針、電子調(diào)速器和系統(tǒng)狀態(tài)指示燈進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0013]優(yōu)選地，所述飛行控制裝置通過兩線式串行總線與所述陀螺儀和加速度計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，從所述陀螺儀和加速度計(jì)中獲取角速度和加速度，并通過姿態(tài)解算的方式計(jì)算出飛行姿態(tài)角度；所述導(dǎo)航控制裝置還通過PWM方波對所述陀螺儀進(jìn)行恒溫控制。
[0014]優(yōu)選地，所述飛行控制裝置通過兩線式串行總線與所述指南針進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，從指南針中獲取檢測到的機(jī)體坐標(biāo)系中當(dāng)前垂直方向和當(dāng)前水平方向上的磁感應(yīng)數(shù)據(jù)，并計(jì)算出飛行器的實(shí)際航向角度。
[0015]本實(shí)用新型飛行器系統(tǒng)包括三個(gè)主控芯片，分別為導(dǎo)航控制裝置、飛行控制裝置以及存儲裝置，通過這三個(gè)主控芯片分別對飛行器進(jìn)行導(dǎo)航控制、飛行控制以及記錄飛行器狀態(tài)信息數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型飛行器系統(tǒng)在大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定快速的傳輸，即使得本實(shí)用新型飛行器即使在復(fù)雜條件下也能穩(wěn)定飛行。

【附圖說明】

[0016]圖1為本實(shí)用新型飛行器系統(tǒng)優(yōu)選實(shí)施例的功能模塊示意圖。
[0017]本實(shí)用新型目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。

【具體實(shí)施方式】
[0018]應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0019]本實(shí)用新型提供了一種飛行器系統(tǒng)。
[0020]參照圖1，圖1為本實(shí)用新型飛行器系統(tǒng)優(yōu)選實(shí)施例的功能模塊示意圖。
[0021]在一實(shí)施例中，飛行器的控制系統(tǒng)包括導(dǎo)航控制裝置、飛行控制裝置以及存儲裝置，導(dǎo)航控制裝置，用于實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能；飛行控制裝置，用于對飛行器進(jìn)行飛行控制；存儲裝置，用于存儲從所述導(dǎo)航控制裝置中獲取的數(shù)據(jù)。導(dǎo)航控制裝置通過串行外設(shè)接口與飛行控制裝置和存儲裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，其中，導(dǎo)航控制裝置通過一路串行外設(shè)接口(如SPI)與飛行控制裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所交互的數(shù)據(jù)內(nèi)容包含俯仰、橫滾、油門、航向等控制桿量、電機(jī)開啟關(guān)閉狀態(tài)標(biāo)志、任務(wù)命令碼等；導(dǎo)航控制裝置通過一路串行外設(shè)接口(如SPI)與存儲裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所交互的數(shù)據(jù)內(nèi)容包含飛行器狀態(tài)的數(shù)據(jù)。
[0022]本實(shí)施例中，飛行器系統(tǒng)包括三個(gè)主控芯片，分別為導(dǎo)航控制裝置、飛行控制裝置以及存儲裝置，通過這三個(gè)主控芯片分別對飛行器進(jìn)行導(dǎo)航控制、飛行控制以及記錄飛行器狀態(tài)信息數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型飛行器系統(tǒng)在大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定快速的傳輸，即使得本實(shí)用新型飛行器即使在復(fù)雜條件下也能穩(wěn)定飛行。其中:
[0023]導(dǎo)航控制裝置，與云臺、定位裝置、氣壓計(jì)、數(shù)傳電臺、電量檢測器以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，用于對飛行器進(jìn)行導(dǎo)航控制。
[0024]飛行控制裝置，與陀螺儀、加速度計(jì)、指南針、電子調(diào)速器和系統(tǒng)狀態(tài)指示燈進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，用于對飛行器進(jìn)行飛行控制。
[0025]存儲裝置，從導(dǎo)航控制裝置中獲取數(shù)據(jù)，并存儲獲取的數(shù)據(jù)，用于記錄飛行器狀態(tài)信息數(shù)據(jù)。
[0026]導(dǎo)航控制裝置通過串行外設(shè)接口(如SPI)與云臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，交互的數(shù)據(jù)內(nèi)容包含:拍照、錄像、圖像放大、圖像縮小、時(shí)間設(shè)置、設(shè)置機(jī)載(包含:攝像圖像分辨率、攝像視角選擇、攝像比特率、拍照圖像尺寸、拍照模式、連拍模式、測光模式等)等；同時(shí)，導(dǎo)航控制裝置通過PWM方波驅(qū)動舵機(jī)，以調(diào)節(jié)云臺的拍攝角度。
[0027]導(dǎo)航控制裝置通過通用串行接口(如UART)與定位裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，從定位裝置中獲取經(jīng)、瑋度值，以及當(dāng)前水平位置方向和垂直位置方向的速度，當(dāng)定位裝置是GPS時(shí)，還從GPS中獲取其所搜索的GPS星數(shù)。
[0028]導(dǎo)航控制裝置通過串行外設(shè)接口(如SPI)與氣壓計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，獲取氣壓計(jì)所檢測到的氣壓數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算轉(zhuǎn)化為高度信息。
[0029]導(dǎo)航控制裝置通過通用串行接口(如UART)與數(shù)傳電臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，導(dǎo)航控制裝置可以從數(shù)傳電臺獲取遙控?cái)?shù)據(jù)，也可以將自身的飛行信息數(shù)據(jù)遙測到地面。
[0030]導(dǎo)航控制裝置通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器與電量檢測器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，導(dǎo)航控制裝置可從電量檢測器獲取飛行器當(dāng)前的電量數(shù)據(jù)，并且可以根據(jù)電量的大小，輸出一級報(bào)警和二級報(bào)警，其中，一級報(bào)警起提示作用，二級報(bào)警用于促發(fā)低電降落。
[0031]導(dǎo)航控制裝置還可以通過系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈實(shí)時(shí)報(bào)告系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，如系統(tǒng)運(yùn)行正常、異常、校準(zhǔn)(陀螺儀校準(zhǔn)、加速度計(jì)校準(zhǔn)、指南針校準(zhǔn))等運(yùn)行狀態(tài)，該系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈可以為兩個(gè)LED燈，且一個(gè)為紅色，一個(gè)為綠色。
[0032]導(dǎo)航控制裝置通過一路PWM給陀螺儀、加速度計(jì)恒溫，其恒溫溫度為70攝氏度。
[0033]飛行控制裝置通過兩線式串行總線(如I2C)與指南針進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，從指南針中獲取檢測到的機(jī)體坐標(biāo)系中當(dāng)前垂直方向即Z軸上的磁感應(yīng)數(shù)據(jù)，以及當(dāng)前水平方向即X軸和Y軸的磁感應(yīng)數(shù)據(jù)，并根據(jù)該磁感應(yīng)數(shù)據(jù)計(jì)算出飛行器的實(shí)際航向角度；
[0034]飛行控制裝置通過兩線式串行總線(如I2C)與陀螺儀和加速度計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，從陀螺儀和加速度計(jì)中獲取角速度和加速度，并通過姿態(tài)解算的方式計(jì)算出飛行姿態(tài)角度。
[0035]飛行控制裝置通過PWM驅(qū)動電子調(diào)速器，進(jìn)行驅(qū)動飛行器的驅(qū)動器(如四旋翼的四個(gè)驅(qū)動電機(jī))，為飛行器提供飛行推動力。
[0036]飛行控制裝置還可以通過系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈實(shí)時(shí)報(bào)告系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，如系統(tǒng)運(yùn)行正常、異常、校準(zhǔn)(陀螺儀校準(zhǔn)、加速度計(jì)校準(zhǔn)、指南針校準(zhǔn))等運(yùn)行狀態(tài)，該系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈可以為兩個(gè)LED燈，且一個(gè)為紅色，一個(gè)為綠色。
[0037]以上僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種飛行器系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行器系統(tǒng)包括: 導(dǎo)航控制裝置，用于實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能； 飛行控制裝置，與所述導(dǎo)航控制裝置通過串行外設(shè)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，其中，所交互的數(shù)據(jù)內(nèi)容包含俯仰、橫滾、油門、航向等控制桿量、電機(jī)開啟關(guān)閉狀態(tài)標(biāo)志和任務(wù)命令碼，用于對飛行器進(jìn)行飛行控制； 以及存儲裝置，與所述導(dǎo)航控制裝置通過串行外設(shè)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所交互的數(shù)據(jù)內(nèi)容包含飛行器狀態(tài)的數(shù)據(jù)，用于存儲從所述導(dǎo)航控制裝置中獲取的數(shù)據(jù)。2.如權(quán)利要求1所述的飛行器系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)航控制裝置還所述飛行器系統(tǒng)的云臺裝置、定位裝置、氣壓計(jì)、數(shù)傳電臺、電量檢測器以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。3.如權(quán)利要求2所述的飛行器系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)航控制裝置通過串行外設(shè)接口與所述云臺裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并通過PWM方波驅(qū)動所述云臺裝置的舵機(jī)，以調(diào)節(jié)所述云臺裝置的拍攝角度。4.如權(quán)利要求2所述的飛行器系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)航控制裝置通過通用串行接口與所述定位裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，從所述定位裝置中獲取經(jīng)、瑋度值、當(dāng)前水平位置方向和垂直位置方向的速度，以及搜星數(shù)。5.如權(quán)利要求2所述的飛行器系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)航控制裝置通過串行外設(shè)接口與所述氣壓計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，獲取氣壓計(jì)所檢測到的氣壓數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算轉(zhuǎn)化為高度信息。6.如權(quán)利要求2所述的飛行器系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)航控制裝置通過通用串行接口與所述數(shù)傳電臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，從所述數(shù)傳電臺獲取遙控?cái)?shù)據(jù)，并將自身的飛行信息數(shù)據(jù)遙測到地面。7.如權(quán)利要求2所述的飛行器系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)航控制裝置通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器與電量檢測器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，從所述電量檢測器獲取飛行器當(dāng)前的電量數(shù)據(jù)。8.如權(quán)利要求1所述的飛行器系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行控制裝置還與所述飛行器系統(tǒng)的陀螺儀、加速度計(jì)、指南針、電子調(diào)速器和系統(tǒng)狀態(tài)指示燈進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。9.如權(quán)利要求8所述的飛行器系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行控制裝置通過兩線式串行總線與所述陀螺儀和加速度計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，從所述陀螺儀和加速度計(jì)中獲取角速度和加速度，并通過姿態(tài)解算的方式計(jì)算出飛行姿態(tài)角度；所述導(dǎo)航控制裝置還通過PWM方波對所述陀螺儀進(jìn)行恒溫控制。10.如權(quán)利要求8所述的飛行器系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行控制裝置通過兩線式串行總線與所述指南針進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，從指南針中獲取檢測到的機(jī)體坐標(biāo)系中當(dāng)前垂直方向和當(dāng)前水平方向上的磁感應(yīng)數(shù)據(jù)，并計(jì)算出飛行器的實(shí)際航向角度。
【文檔編號】G05D1-10GK204302801SQ201420738458
【發(fā)明者】張顯志 [申請人]深圳一電科技有限公司, 深圳一電航空技術(shù)有限公司