微型六軸飛行器及其構(gòu)成的機(jī)群控制系統(tǒng)和控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飛行器控制技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種微型六軸飛行器及其構(gòu)成的機(jī)群控制系統(tǒng)和控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微型六軸飛行器是無(wú)人飛行器，具備可垂直升降、空中自由懸停等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代軍事和民用方便都具有廣闊的應(yīng)用前景。軍事上應(yīng)用于地面戰(zhàn)場(chǎng)偵察和監(jiān)視、排爆、情報(bào)獲取、近距離空中支持等方面;民用上可以用于航拍、自然災(zāi)害之后的搜救、高壓線、水壩的檢查等。因此開(kāi)展微型飛行器的研究具有十分重大的意義。
[0003]但是由于微型六軸飛行器主體尺寸小、自重偏大，飛行速度低，其飛行雷諾數(shù)較低，同時(shí)，微型六軸飛行器也是一個(gè)具有空間6個(gè)自由度而只有4個(gè)輸入的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有多變量、非線性和強(qiáng)耦合等特性。因此，微型六軸飛行器可攜帶的設(shè)備與有效載荷都受到了極大的限制，其有效載荷能力小，難以有效完成復(fù)雜任務(wù)，使微型飛行器的發(fā)展受到極大的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種微型六軸飛行器及其構(gòu)成的機(jī)群控制系統(tǒng)和控制方法，采用多個(gè)微型飛行器通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)，構(gòu)建一個(gè)微型飛行器機(jī)群，使其編隊(duì)飛行，團(tuán)隊(duì)友好協(xié)作，從而提高系統(tǒng)的綜合效能和任務(wù)執(zhí)行時(shí)的冗余性能，增大有效負(fù)荷量。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下:
[0006]—種微型六軸飛行器，包括安裝主體，在所述安裝主體上按照?qǐng)A周均勻分布有六個(gè)旋臂，在靠近每個(gè)旋臂的端部處分別設(shè)置有一個(gè)電機(jī)，在每一個(gè)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有旋翼，在所述安裝主體的下方設(shè)置有停機(jī)架，所述安裝主體為一電路安裝腔，該電路安裝腔內(nèi)部的控制電路中設(shè)置有微控制器，所述微控制器分別控制每一個(gè)旋臂上的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，在所述微控制器上還連接有陀螺儀傳感器、加速度傳感器、磁力計(jì)傳感器、溫度傳感器、狀態(tài)顯示模塊、姿態(tài)顯示模塊、電源以及通信模塊。
[0007]通過(guò)上述設(shè)計(jì)，微型六軸飛行器的微控制器控制六個(gè)電機(jī)按照預(yù)設(shè)的參數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)，并結(jié)合陀螺儀傳感器、加速度傳感器、磁力計(jì)傳感器、溫度傳感器檢測(cè)的各種參數(shù)以及油門(mén)、航向、滾轉(zhuǎn)、俯仰等參數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的飛行狀態(tài)，并通過(guò)狀態(tài)顯示模塊顯示出來(lái)，其中飛行狀態(tài)包括垂直上升、垂直下降、向左移動(dòng)、向右移動(dòng)、向前移動(dòng)、向后移動(dòng)、側(cè)向飛行、空中懸停、緊急停機(jī)等;狀態(tài)顯示模塊包括無(wú)線通訊顯示、啟動(dòng)狀態(tài)顯示、緊急停機(jī)報(bào)警、充電指示、運(yùn)行狀態(tài)、電量情況、電源指示等。
[0008]進(jìn)一步描述，為了使微控制器能精準(zhǔn)控制微型六軸飛行器，且能及時(shí)讀取各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)快速處理、控制6個(gè)電機(jī)、把相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)通信模塊傳給其他微型六軸飛行器以及在微型六軸飛行器上實(shí)時(shí)顯示飛行器的飛行姿態(tài)，微控制器采用LPC2148單片機(jī)；為了使陀螺儀傳感所占空間小、功耗低、定位準(zhǔn)、精度高，所述陀螺儀傳感器采用FXAS21002三軸數(shù)字角速度陀螺儀;為了降低整個(gè)飛行器的重量，使電路更加簡(jiǎn)潔，所述加速度傳感器和磁力計(jì)傳感器采用一塊高集成芯片，所述加速度傳感器和磁力計(jì)傳感器采用FX0S8700CQ集成模塊;為了提高測(cè)量的精度，所述溫度傳感器采用型號(hào)為DS18B20的數(shù)字溫度傳感器;所述通信模塊包括ZigBee無(wú)線通信模塊。
[0009]再進(jìn)一步描述，為了實(shí)現(xiàn)地面控制微型六軸飛行器，所述微控制器上還連接有WiFi無(wú)線通信模塊以及GPS定位模塊。
[0010]優(yōu)選地，所述WiFi無(wú)線通信模塊采用RN1723，所述GPS定位模塊采用BU-1315。
[0011]再進(jìn)一步描述，為了拍攝微型六軸飛行器所處的環(huán)境，以便用戶實(shí)時(shí)控制微型六軸飛行器，在所述安裝主體上設(shè)置有攝像頭模塊，為了保存微型六軸飛行器的各種數(shù)據(jù)，方便用戶分析查看微型六軸飛行器的飛行記錄，來(lái)分析微型六軸飛行器的飛行情況，在所述微控制器上連接有SD卡存儲(chǔ)模塊。
[0012]再進(jìn)一步地，為了使ZigBee無(wú)線通信模塊具有較高的接收靈敏度和抗干擾性能，所述ZigBee無(wú)線通信模塊采用CC2530F64，為了提高拍攝質(zhì)量，所述攝像頭模塊采用0V16825-2A。
[0013]—種基于微型六軸飛行器構(gòu)成的機(jī)群控制系統(tǒng)，包括多個(gè)微型六軸飛行器和一個(gè)飛行智能管理器，所述多個(gè)微型六軸飛行器中的一個(gè)配置有WiFi無(wú)線通信模塊和GPS定位模塊并作為機(jī)群中的協(xié)調(diào)器，所述協(xié)調(diào)器與其他微型六軸飛行器之間通過(guò)ZigBee無(wú)線通信模塊通信，所述協(xié)調(diào)器與飛行智能管理器之間通過(guò)WiFi無(wú)線通信模塊通信，在所述飛行智能管理器中安裝有用于控制飛行器的智能APP軟件，用戶通過(guò)操控所述飛行智能管理器中的智能APP軟件實(shí)現(xiàn)機(jī)群控制。
[0014]通過(guò)上述設(shè)計(jì)，所述多個(gè)微型六軸飛行器也通過(guò)ZigBee無(wú)線通信模塊通信，所述飛行智能管理器通過(guò)WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和協(xié)調(diào)器進(jìn)行通信。
[0015]—種基于微型六軸飛行器構(gòu)成的機(jī)群控制系統(tǒng)的控制方法，按照以下步驟進(jìn)行:
[0016]S1:系統(tǒng)初始化；
[0017]S2:通過(guò)WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)器與飛行智能管理器之間的通信，通過(guò)ZigBee無(wú)線通信模塊，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)器與其它微型飛行器之間的通信；
[0018]S3:飛行智能管理器實(shí)時(shí)檢測(cè)是否打開(kāi)用于控制飛行器的智能APP軟件，若是，進(jìn)入步驟S4，否則返回步驟S3;
[0019]S4:飛行智能管理器實(shí)時(shí)檢測(cè)協(xié)調(diào)器是否有緊急停機(jī)報(bào)警指示，若有，則結(jié)束控制;否則進(jìn)入步驟S5;
[0020]S5:飛行智能管理器實(shí)時(shí)檢測(cè)是否有新的飛行參數(shù)通過(guò)該智能APP軟件界面輸入，若有則進(jìn)入步驟S6;否則返回S4;
[0021 ] 所述飛行參數(shù)包括垂直上升、垂直下降、向左移動(dòng)、向右移動(dòng)、向前移動(dòng)、向后移動(dòng)、翻轉(zhuǎn)飛行、側(cè)向飛行、自由懸停以及以及緊急停機(jī)參數(shù)。
[0022]S6:飛行智能管理器通過(guò)WiFi無(wú)線通信模塊將飛行參數(shù)傳送給協(xié)調(diào)器的微控制器，協(xié)調(diào)器的微控制器再將飛行參數(shù)傳送到其他微型六軸飛行器的微控制器上，微控制器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0023]S7:飛行智能管理器的實(shí)時(shí)檢測(cè)是否按下關(guān)閉智能APP軟件的按鈕，若是，進(jìn)入步驟S8，否則返回S4;
[0024]S8:是否關(guān)閉飛行智能管理器，若是，系統(tǒng)結(jié)束;否則返回S3。
[0025]本發(fā)明的有益效果:微型六軸飛行器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易控制，機(jī)動(dòng)靈活，控制效率高，承載能力好，再采用飛行智能管理器實(shí)現(xiàn)多個(gè)微型六軸飛行器編隊(duì)飛行，團(tuán)隊(duì)友好合作，編隊(duì)飛行，使其承載能力大大提高，適應(yīng)能力強(qiáng)，反應(yīng)迅速，應(yīng)用范圍廣，精確度高。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本發(fā)明微型六軸飛行器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明的微型六軸飛行器的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0028]圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0029]圖4是本發(fā)明的協(xié)調(diào)器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0030]圖5是本發(fā)明的控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】以及工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0032]從圖1和圖2可以看出，一種微型六軸飛行器，包括安裝主體，在安裝主體上按照?qǐng)A周均勾分布有六個(gè)旋臂，在靠近每個(gè)旋臂的端部處分別設(shè)置有一個(gè)電機(jī)，在每一個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有旋翼，在安裝主體的下方設(shè)置有停機(jī)架，安裝主體為一電路安裝腔，該電路安裝腔內(nèi)部的控制電路中設(shè)置有微控制器，微控制器分別控制每一個(gè)旋臂上的