專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)人飛行器通用自動(dòng)駕駛儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無(wú)人飛行器領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，是涉及一種高精度的無(wú)人飛行器通用自動(dòng)駕駛儀。
背景技術(shù)：
無(wú)人飛行器是指具有遠(yuǎn)程遙控或者自主飛行能力，能夠攜帶諸如照相機(jī)、通訊設(shè)備以及其它任務(wù)載荷的無(wú)人航空飛行器，其在勘測(cè)和偵察領(lǐng)域扮演著重要的角色。自動(dòng)駕駛儀是無(wú)人飛行器飛行系統(tǒng)的關(guān)鍵子系統(tǒng)，由四個(gè)模塊組成飛行控制CPU、姿態(tài)參考系統(tǒng)、GPS模塊、舵機(jī)控制模塊組成。隨著航空技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)無(wú)人飛行器越來(lái)越廣泛的需求，自動(dòng)駕駛儀向著高精度、小型化、數(shù)字化方向發(fā)展。目前比較流行的飛行控制系統(tǒng)基本上是以DSP、PowerPC等作為飛行控制CPU，外 圍配以三軸MEMS陀螺儀、三軸MEMS加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)、微型氣壓高度計(jì)、微型空速傳感器、微型磁力計(jì)、微型GPS接收機(jī)等。由于作為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)核心敏感器部分的三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)分別單獨(dú)設(shè)置，布線(xiàn)復(fù)雜，影響控制精度，降低了可靠性，而且，體積大。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種將三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)集成為一個(gè)整體作為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心敏感器，以提高控制精度，提高可靠性，體積小的無(wú)人飛行器通用自動(dòng)駕駛儀。本實(shí)用新型通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種無(wú)人飛行器通用自動(dòng)駕駛儀，包括飛行控制CPU、舵機(jī)控制模塊、姿態(tài)參考系統(tǒng)、GPS接收機(jī)，所述姿態(tài)參考系統(tǒng)包括姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心敏感器部分包括三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)，所述三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)的數(shù)據(jù)輸出端分別與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出端與正交校正與數(shù)據(jù)預(yù)處理器的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述正交校正與數(shù)據(jù)預(yù)處理器的數(shù)據(jù)輸出端與卡爾曼濾波器的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述卡爾曼濾波器的數(shù)據(jù)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)接口與姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的姿態(tài)數(shù)據(jù)的輸入端連接，所述GPS接收機(jī)的數(shù)據(jù)輸出端與姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的位置數(shù)據(jù)的輸入端連接；所述姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)輸出端與所述飛行控制CPU連接，所述飛行控制CPU與所述舵機(jī)控制模塊連接。所述飛行控制CPU采用ARMl I處理器。所述GPS接收機(jī)采用差分GPS接收機(jī)。溫度控制器的數(shù)據(jù)輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換器的溫度數(shù)據(jù)輸入端連接。本實(shí)用新型具有下述技術(shù)效果I、本實(shí)用新型的自動(dòng)駕駛儀將由三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)集成的9自由度慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為核心敏感器，減少了布線(xiàn)，同時(shí)搭配高精度差分GPS，提高了控制精度，可以達(dá)到亞米級(jí)的控制精度，而且，可靠性高，體積小，重量輕。2、本實(shí)用新型的自動(dòng)駕駛儀以ARMll處理器為核心CPU，提高了處理速度，實(shí)時(shí)性好。3、本實(shí)用新型的自動(dòng)駕駛儀采用高精度差分GPS接收機(jī)，提高了控制精度。

圖I為本實(shí)用新型無(wú)人飛行器通用自動(dòng)駕駛儀的原理圖；圖2為三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)集成的9自由度慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的原
理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)用新型無(wú)人飛行器通用自動(dòng)駕駛儀的原理圖如圖I、圖2所示，包括飛行控制CPU、舵機(jī)控制模塊、姿態(tài)參考系統(tǒng)、GPS接收機(jī)，所述姿態(tài)參考系統(tǒng)包括姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心敏感器部分包括三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)，所述三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)的數(shù)據(jù)輸出端分別與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出端與正交校正與數(shù)據(jù)預(yù)處理器的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述正交校正與數(shù)據(jù)預(yù)處理器的數(shù)據(jù)輸出端與卡爾曼濾波器的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述卡爾曼濾波器的數(shù)據(jù)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)接口與姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的姿態(tài)數(shù)據(jù)的輸入端連接，所述GPS接收機(jī)的數(shù)據(jù)輸出端與姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的位置數(shù)據(jù)的輸入端連接；所述姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)輸出端與所述飛行控制CPU連接，所述飛行控制CPU與所述舵機(jī)控制模塊連接。其中，正交校正與數(shù)據(jù)預(yù)處理器可以采用單片機(jī)。所述飛行控制CPU采用ARMl I處理器。所述GPS接收機(jī)采用差分GPS接收機(jī)。溫度控制器的數(shù)據(jù)輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換器的溫度數(shù)據(jù)輸入端連接。三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)、溫度傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換、正交校正、卡爾曼濾波等處理后得到高性能的姿態(tài)參考數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)輸出接口送到姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器，GPS接收機(jī)接收到的位置數(shù)據(jù)送到姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器，經(jīng)過(guò)姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行融合得到低成本、高精度的姿態(tài)參考數(shù)據(jù)提供給飛行控制CPU，通過(guò)飛行控制CPU控制舵機(jī)，從而控制無(wú)人飛行器的自動(dòng)飛行。由于三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)集成為一個(gè)整體，減少了布線(xiàn)，提高了控制精度。本實(shí)用新型的無(wú)人機(jī)自動(dòng)駕駛儀基于ARMll的處理器設(shè)計(jì)，可針對(duì)固定翼和直升機(jī)以及飛艇、四旋翼等其他無(wú)人飛行器。
權(quán)利要求1.一種無(wú)人飛行器通用自動(dòng)駕駛儀，包括飛行控制CPU、舵機(jī)控制模塊、姿態(tài)參考系統(tǒng)、GPS接收機(jī)，所述姿態(tài)參考系統(tǒng)包括姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心敏感器部分包括三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)，所述三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)的數(shù)據(jù)輸出端分別與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出端與正交校正與數(shù)據(jù)預(yù)處理器的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述正交校正與數(shù)據(jù)預(yù)處理器的數(shù)據(jù)輸出端與卡爾曼濾波器的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述卡爾曼濾波器的數(shù)據(jù)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)接ロ與姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的姿態(tài)數(shù)據(jù)的輸入端連接，所述GPS接收機(jī)的數(shù)據(jù)輸出端與姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的位置數(shù)據(jù)的輸入端連接；所述姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)輸出端與所述飛行控制CPU連接，所述飛行控制CPU與所述舵機(jī)控制模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)人飛行器通用自動(dòng)駕駛儀，其特征在于，所述飛行控制CPU采用ARMll處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)人飛行器通用自動(dòng)駕駛儀，其特征在于，所述GPS接收機(jī)采用差分GPS接收機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)人飛行器通用自動(dòng)駕駛儀，其特征在于，溫度控制器的數(shù)據(jù)輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換器的溫度數(shù)據(jù)輸入端連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種無(wú)人飛行器通用自動(dòng)駕駛儀，旨在提供一種將三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)集成在一起作為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心敏感器，以提高控制精度，體積小的自動(dòng)駕駛儀。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心敏感器部分包括三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)，三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁羅盤(pán)的數(shù)據(jù)輸出端分別與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出端與正交校正與數(shù)據(jù)預(yù)處理器的數(shù)據(jù)輸入端連接，正交校正與數(shù)據(jù)預(yù)處理器的數(shù)據(jù)輸出端與卡爾曼濾波器的數(shù)據(jù)輸入端連接，卡爾曼濾波器的數(shù)據(jù)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)接口與姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的姿態(tài)數(shù)據(jù)的輸入端連接。該駕駛儀控制精度高，可靠性高，體積小，重量輕。
文檔編號(hào)G05D1/02GK202583877SQ20122013381
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者齊旭光, 傅田, 劉臣 申請(qǐng)人:天津尊德航空科技有限公司