一種面向輕型直升機(jī)的飛行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種面向輕型直升機(jī)的飛行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具體地說是一種用于采集有人直升機(jī)飛行過程中的控制量和控制輸出量的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于數(shù)據(jù)的后期處理。
【背景技術(shù)】
[0002]直升機(jī)是一個(gè)非常復(fù)雜的控制對(duì)象，具有高度非線性、多變量、強(qiáng)耦合、時(shí)變，開環(huán)不穩(wěn)定等特點(diǎn)。因此，對(duì)直升機(jī)進(jìn)行模式識(shí)別對(duì)數(shù)據(jù)要求很高，而在無人機(jī)研究中要對(duì)無人機(jī)進(jìn)行精確的控制，直升機(jī)的模型必須精確。在以往無人直升機(jī)研究中，研究對(duì)象主要是微型模型直升機(jī)，對(duì)模型飛機(jī)的數(shù)據(jù)采集，只要采集遙控器發(fā)出的信號(hào)和飛機(jī)本體導(dǎo)航數(shù)據(jù)便可完成。
[0003]隨著無人機(jī)研究趨向大型化，單獨(dú)開發(fā)大型無人機(jī)成本極高，因此使用有人直升機(jī)改裝成無人直升機(jī)是現(xiàn)在常用的大型無人直升機(jī)開發(fā)手段。但是使用有人機(jī)開發(fā)存在著直升機(jī)模型不確定情況，目前在國內(nèi)外還沒有一種設(shè)備專門用于有人直升機(jī)飛行過程中同時(shí)采集駕駛員桿量和飛行數(shù)據(jù)的設(shè)備。同時(shí)，在直升機(jī)的飛行過程中，飛機(jī)的振動(dòng)狀態(tài)、飛行品質(zhì)在沒有專業(yè)設(shè)備測試的情況下，僅從駕駛者的感受是無法進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估的，而直升機(jī)的狀態(tài)和飛行品質(zhì)和飛機(jī)的飛行安全密切相關(guān)。因此需要一種可以在有人直升機(jī)飛行過程中即能夠采集駕駛員桿量、又能夠采集飛行數(shù)據(jù)的設(shè)備。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)國內(nèi)外暫時(shí)還沒有同時(shí)采集有人直升機(jī)控制桿量和飛機(jī)飛行數(shù)據(jù)這一技術(shù)空白，本實(shí)用新型提出了一種面向輕型直升機(jī)的飛行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種面向輕型直升機(jī)的飛行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以及與其連接的桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、差分GPS模塊、慣性測量單元；
[0006]桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采集直升機(jī)操縱桿和腳踏板的控制量并發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)豐旲塊;
[0007]差分GPS模塊用于采集直升機(jī)的位置和速度信息并發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；
[0008]慣性測量單元用于采集直升機(jī)三軸加速度和三軸角速度信息發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。
[0009]所述桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括A/D采集模塊以及與其連接的RS422/RS232轉(zhuǎn)換模塊、拉線傳感器;所述RS422/RS232轉(zhuǎn)換模塊與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊連接，拉線傳感器與直升機(jī)操縱桿、腳踏板連接。
[0010]所述拉線傳感器為四個(gè);第一拉線傳感器與直升機(jī)總矩桿連接;第二拉線傳感器、第三拉線傳感器均與直升機(jī)操縱桿連接;第四拉線傳感器與直升機(jī)腳踏板連接。
[0011]所述第二拉線傳感器中采集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的拉線頭伸縮方向與直升機(jī)上通過左右推拉操縱桿控制飛行狀態(tài)的鋼索的鋼索頭運(yùn)動(dòng)方向一致。
[0012]所述第三拉線傳感器中采集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的拉線頭伸縮方向與直升機(jī)上通過前后推拉操縱桿控制飛行狀態(tài)的鋼索的鋼索頭運(yùn)動(dòng)方向一致。
[0013]所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包括ARM芯片以及與其連接的SD卡;所述ARM芯片與桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、差分GPS模塊、慣性測量單元連接。
[0014]本實(shí)用新型具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn):
[0015]1.本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)系統(tǒng)中，采用了多個(gè)拉線傳感器、結(jié)合差分GPS模塊和慣性測量單元，同時(shí)采集到操縱桿量和飛機(jī)的飛行數(shù)據(jù)；
[0016]2.本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊能實(shí)時(shí)存儲(chǔ)采集到的操縱量和飛行數(shù)據(jù)，用于后期的模式辨識(shí)；
[0017]3.本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，能以簡單地模塊實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)功能。
[0018]4.本實(shí)用新型具有較強(qiáng)的通用性和較強(qiáng)的系統(tǒng)性，并且本實(shí)用新型的可操作性、展示性均較強(qiáng)，簡便地應(yīng)用于各種輕型有人駕駛環(huán)境下直升機(jī)飛行數(shù)據(jù)采集的實(shí)驗(yàn)中。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型中桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及連接框圖；
[0021 ]圖3為本實(shí)用新型中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖4為本實(shí)用新型中結(jié)構(gòu)不意圖；
[0023]其中，I桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，3差分GPS模塊，4慣性測量單元;1-1第一拉線傳感器，1-2第二拉線傳感器，1-3第三拉線傳感器，1-4第四拉線傳感器，1-5A/D采集模塊，1-6RS422/RS232轉(zhuǎn)換模塊，2-1ARM 芯片，2-2SD 卡。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】加以說明。
[0025]在現(xiàn)有的無人直升機(jī)設(shè)計(jì)中，由于新機(jī)型開發(fā)成本較高，比較常用的方法是將成熟的有人直升機(jī)產(chǎn)品改裝成無人直升機(jī)，在改裝中為了達(dá)到對(duì)直升機(jī)更精確的控制，需要對(duì)直升機(jī)進(jìn)行模式識(shí)別，本實(shí)用新型能高頻率地將直升機(jī)的所有控制量及控制輸出量高精度地記錄在SD卡中，為后期分析直升機(jī)時(shí)域和頻域模型提供了數(shù)據(jù)支持，為更精確地控制直升機(jī)提供了保證。同時(shí)在直升機(jī)的飛行過程中，飛機(jī)的振動(dòng)狀態(tài)、飛行品質(zhì)在沒有專業(yè)設(shè)備測試的情況下，僅從駕駛者的感受是無法進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估的，本實(shí)用新型能方便地安裝在小型直升機(jī)上，通過對(duì)數(shù)據(jù)的采集和分析，能根據(jù)數(shù)據(jù)評(píng)估飛機(jī)狀態(tài)和品質(zhì)，在實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛者的飛行技術(shù)評(píng)估方面也具有很好的實(shí)用意義。
[0026]—種面向輕型直升機(jī)的飛行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、差分GPS模塊、慣性測量單元。
[0027]桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能是以1HZ的頻率采集直升機(jī)飛行過程中對(duì)總距、俯仰、滾轉(zhuǎn)和航向四個(gè)操縱桿的控制量;桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊通過RS-232通信，用于實(shí)現(xiàn)將采集到的操縱桿總距、俯仰、滾轉(zhuǎn)和航向的控制量發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；
[0028]差分GPS模塊功能是以1HZ的頻率采集直升機(jī)經(jīng)度、瑋度、高度、X軸速度、Y軸速度和Z軸速度信息；與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊通過RS-232通信，用于實(shí)現(xiàn)將采集到的經(jīng)度、瑋度、高度、三軸速度發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；
[0029]慣性測量單元功能是以300HZ的頻率采集直升機(jī)X軸加速度、Y軸加速度、Z軸加速度、X軸角速度、Y軸角速度和Z軸角速度信息;與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊通過RS-232通信，用于實(shí)現(xiàn)將采集到的三軸加速度和三軸角速度發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；
[0030]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊將采集到的所有數(shù)據(jù)以300HZ頻率以文本形式存儲(chǔ)在SD卡中。
[0031 ]所述桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括:
[0032]拉線傳感器I采集總距桿量，以0-5V電壓形式輸出給A/D采集模塊;拉線傳感器2采集俯仰桿量，以0-5V電壓形式輸出給A/D采集模塊;拉線傳感器3采集滾轉(zhuǎn)桿量，以0-5V電壓形式輸出給A/D采集模塊;拉線傳感器4采集航向桿量，以0-5V電壓形式輸出給A/D采集模塊。
[0033]A/D采集模塊將采集到的總距、俯仰、滾轉(zhuǎn)和航向桿量的模擬量轉(zhuǎn)換的數(shù)字量以RS422形式輸出，通過RS422/RS232轉(zhuǎn)換模塊后通過RS232接口輸出給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。
[0034]所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包括:
[0035]ARM9