CN102201027A - 无人机导航/飞控计算机 - Google Patents

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CN102201027A CN2010101351204A CN201010135120A CN102201027A CN 102201027 A CN102201027 A CN 102201027A CN 2010101351204 A CN2010101351204 A CN 2010101351204A CN 201010135120 A CN201010135120 A CN 201010135120A CN 102201027 A CN102201027 A CN 102201027A
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张振平
陈清理
吴涛
李正轩
任要儒
郭云峰
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Abstract

本发明公开了一种导航/飞控计算机,包括飞控板、导航板、GPS定位系统、机载高度空速计和组合导航单元,计算机的主处理芯片是DSP2812,各单元全部集合在主机的母板上;飞控板、组合导航单元和机载高度空速计之间通过RS422接口进行数据交换;导航板与飞控板之间通过双口RAM进行数据交换并与GPS定位系统通讯数据链连接;GPS定位系统通过RS232接口与导航板进行数据交换;组合导航单元通过RS422接口与飞控板进行数据交换;各单元数据都与DSP2812主处理芯片进行交换。本发明体积小巧、精度较高、功能齐全,可满足多种飞行模式的导航控制和飞行状态实时监控。

Description

无人机导航/飞控计算机
技术领域
[0001] 本发明涉及一种计算机,具体涉及的是一种将导航功能和飞行控制功能高度集成的小型无人机导航/飞控计算机。
背景技术
[0002] 小型无人机在军事上可用于侦察,电子对抗、騷扰、诱惑、预警等领域;在民用方面,可用于大地测量、气象观测、城市环境检测、地球资源勘探和森林防火等。
[0003] 小型无人机飞行控制系统是一种具有高性能的自主导航、自动飞行控制、任务管理的综合系统。导航/飞控计算机作为飞行控制系统的核心部件,需要进行大量复杂的数据处理与数学运算,一般由低功耗芯片组成。传统的飞行控制系统将导航计算机、飞控计算机、GPS定位系统等单元独立设计,以PC104作为主处理芯片,以垂直陀螺作为测姿平台,各单元是分离设置的。这种系统不仅体积大,对小型无人机的有限空间造成挤压,安装和维护都比较困难,而且垂直陀螺在连续单方向盘旋过程中,常出现倾倒,性能不稳定,整个系统的可靠性低。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服现有飞行控制系统所存在的不足,提出一种无人机导航/ 飞控计算机,使整个飞行控制系统体积变小、重量减轻、可靠性提高。
[0005] 实现上述目的的技术方案是:一种导航/飞控计算机,包括飞控板、导航板、GPS定位系统、机载高度空速计和组合导航单元,计算机的主处理芯片是DSP2812。上述各单元全部集合在一个有多点电连接点的母板上,母板固定在导航/飞控计算机的主机机壳内并与电源连接;飞控板、组合导航单元和机载高度空速计之间通过RS422接口进行数据交换•’导航板与飞控板之间通过双口 RAM进行数据交换并与GPS定位系统通讯数据链连接;GPS定位系统通过RS232接口与导航板进行数据交换;组合导航单元通过RS422接口与飞控板进行数据交换;各单元数据都与DSP^12主处理芯片进行交换。
[0006] 本发明计算机的DSP^12主处理芯片具有数字接口控制信号、12位数模采集接口、快速Flash程序存储和32位数据计算等优点,使得在硬件设计中减少扩展芯片的使用, 缩小硬件体积。
[0007] 本发明计算机以GPS导航为主,航程推算为辅进行航迹控制,将测控地面站上传的航程规划信息作为目标控制点,利用无人机偏航角、偏航距信息进行导航控制律解算并将结果通过双口 RAM传送给飞控板,飞控板根据组合导航单元测量的飞机姿态信息、机载高度空速计的高度空速信息、导航板的导航信息进行飞行控制律解算,解算结果以PWM波形式驱动舵机控制舵面,保证飞机按照任务安全平稳飞行;导航板根据测控地面站上传任务控制指令通过I/O 口驱动任务设备工作。计算机将无人机任务信息、姿态信息、导航信息,测控地面站控制指令或Futaba-FF9遥控器的遥控指令,经过相应判别、转换、综合和计算后发出控制信号给舵机、任务执行机构,通过舵机控制舵面来保证飞机姿态、通过任务执CN 102201027 A
说明书
2/3页
行机构控制任务设备工作,实现无人机的飞行稳定控制和自动导航,并且将遥测参数、任务信息、遥控指令回报信息及GPS定位系统定位数据等通过测控数据链路实时传回测控地面站,供地面人员监测使用。
[0008] 本发明计算机不仅加载了完备的手遥控制和自主飞行控制系统(例如保持飞机姿态稳定、定高飞行、航迹控制等),而且对手动地面遥控信号、自主控制信号进行‘无缝’衔接,从一种状态切换到另一种状态时平滑过度,无明显姿态变化,达到了全自主控制模式、 半自主控制模式以及手遥控制模式的顺势切换;采用组合导航单元测量无人机空中姿态角,对无人机姿态进行稳定控制;采用一体化全数字控制技术、GPS导航定位技术和捷联航姿技术,通过接收无人机测控地面站控制指令进行自动导航,实现了遥测数据下传和遥控指令上传。
[0009] 本发明计算机一改传统的分离设计模式,采用全数字控制技术,将导航计算机、 飞控计算机、GPS定位系统、组合导航单元等独立单元高度集成到导航/飞控计算机内,以 DSP2812作为主处理芯片,具有体积小巧、成本低廉、精度较高、功能齐全等优点,简化了系统组件,整机质量不足3Kg,节省了无人机载荷量并提高了系统可靠性,并可满足多种飞行模式的导航控制和飞行状态实时监控,是一种陆地及海上低空快速监测的无人机导航/飞控计算机。
附图说明
[0010] 图1是本发明的整体构造示意图。
[0011] 图2是本发明计算机主机构造示意图。
[0012] 图3是本发明计算机电源板线路框图。
[0013] 图4是本发明计算机飞控板信号传递框图。
[0014] 图5是本发明计算机导航板信号传递框图。
[0015] 图6是本发明计算机控制流程图。
[0016] 图中:1.导航/飞控计算机主机,2.组合导航单元,3.手遥接收组件,4. GPS定位系统天线,5.手遥接收天线,6.母板,7.电源板,8.飞控板,9.导航板,10. GPS定位系统OEM 板,11.壳体组件。
具体实施方式
[0017] 下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0018] 如图1、图2所示,无人机导航/飞控计算机由飞控板8、导航板9、GPS定位系统 OEM板10、壳体组件11、组合导航单元2、手遥接收组件3、GPS定位系统天线4、手遥接收天线5以及计算机的主处理芯片组成。计算机的主处理芯片是DSP2812。上述各单元全部全部集合在一个有多点电连接点的母板6上,母板6固定在导航/飞控计算机的主机1的机壳内并与电源板7连接。其中:组合导航单元2负责实时提供无人机的姿态数据供飞行控制律解算;GPS定位系统(含GPS定位系统OEM板10和GPS定位系统天线4)负责实时提供三维位置信息及时间信息供导航控制律解算;电源板7为整个产品提供电源;飞控板8负责飞行控制律解算、组合导航单元2及机载高度空速计数据采集;导航板9负责导航控制律解算、任务设备的控制、遥测遥控数据的解码和下传;手遥接收组件3和手遥接收天线5构成手遥接收系统,负责无线电遥控数据的接收。
[0019] 电源板7主要功能是:通过DC-DC将28V机载主电源调节到内5V,给飞控板、导航板供电;通过三端稳压器将28V主电源调节到外15V、5V,为开切伞电路使用,驱动开切伞继电器执行开切伞动作;通过线性光耦采集2別、π电压,监测电源状态;使用瞬态抑制二极管和电容等器件,实现过压保护和瞬间掉电保护。如图3所示。
[0020] 飞控板8的主要功能是:通过一个RS422接口采集组合导航单元姿态数据;通过另一个RS422接口采集机载高度空速计高度空速数据;通过双积分电路完成于遥与手控之间的模态切换;通过PWM波驱动舵机运动,调节飞行姿态;捕获发动机转速,检测发动机工作状态;通过双口 RAM与导航DSP通信。如图4所示。
[0021] 导航板9是围绕着导航DSP和解码DSP两块主芯片进行工作的,它的主要功能是: 解码DSP通过RS422接口上传控制指令,通过RS422接口与机载设备通信,通过外扩串口接收GPS定位信息,通过I/O 口驱动任务设备工作,通过双口 RAM和导航DSP通信。导航DSP 通过RS422 口下传测控数据,完成故障处理功能,进行导航控制量解算,通过双口 RAM与飞控计算机和解码计算机通信。如图5所示。
[0022] 整个系统软件由飞控软件、导航软件、解码软件组成。飞控软件采用定时中断的形式实现,整个程序20ms循环一次,主要完成传感器数据的采集及控制量的计算与通讯两大功能。导航/飞控计算机上电后,飞控软件首先完成DSP系统初始化,包括硬件初始化和软件初始化。在完成系统的硬件初始化工作后,系统启动20ms定时程序,等待进入系统定时器的中断响应。中断服务程序模块包括中断程序初始化模块、通用I/O初始化模块、全局变量及函数初始化模块、AD数据采集模块、传感器数据采集解码模块、Kalman滤波计算模块、 控制率解算模块、PWM波输出控制模块。如图6所示。
[0023] 导航软件主要包括初始化模块、实时处理模块和非实时处理模块三大模块。非实时处理模块主要包括航迹规划,备份信息(如转弯半径、航点保存等)的记录等功能。实时处理模块主要完成实时性要求较高的任务功能,包括遥测数据打包发送、导航信息的综合、 风场修正以及导航控制量的计算等。
[0024] 为减轻导航计算机的负担,采用单独的DSP来接收并解码GPS定位系统数据和测控地面站上传指令,然后经由双口 RAM协调完成与导航计算机的通讯。解码软件主要包括初始化模块和非实时处理模块。非实时处理模块主要包括GPS信息的接收提取,遥控数据接收解码,机载任务设备的通讯等。
5

Claims (1)

1. 一种导航/飞控计算机,包括飞控板、导航板、GPS定位系统、机载高度空速计和组合导航单元,其特征在于:计算机的主处理芯片是DSP2812 ;所述各单元全部集合在一个有多点电连接点的母板上,母板固定在导航/飞控计算机的主机机壳内并与电源连接;飞控板、 组合导航单元和机载高度空速计之间通过RS422接口进行数据交换;导航板与飞控板之间通过双口 RAM进行数据交换并与GPS定位系统通讯数据链连接;GPS定位系统通过RS232接口与导航板进行数据交换;组合导航单元通过RS422接口与飞控板进行数据交换;各单元数据都与DSP2812主处理芯片进行交换。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103034229A (zh) * 2012-11-26 2013-04-10 中国商用飞机有限责任公司 一种用于飞行控制的集成式试验装置
CN104765377A (zh) * 2015-04-10 2015-07-08 哈尔滨工业大学深圳研究生院 基于qnx的无人直升机飞行控制平台系统
CN104898492A (zh) * 2014-04-11 2015-09-09 南京航空航天大学 一种多传感器内置的高集成化飞行控制系统
CN105159175A (zh) * 2015-09-01 2015-12-16 江苏艾锐泰克无人飞行器科技有限公司 无人机集线装置
CN105373136A (zh) * 2014-10-22 2016-03-02 航天恒星科技有限公司 基于vpx架构的综合电子系统
WO2017070911A1 (zh) * 2015-10-30 2017-05-04 深圳市大疆创新科技有限公司 飞行控制装置以及具有该飞行控制装置的无人机
CN107908186A (zh) * 2017-11-07 2018-04-13 驭势科技(北京)有限公司 用于控制无人驾驶车辆运行的方法及系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201000576Y (zh) * 2007-01-26 2008-01-02 青岛天骄无人机遥感技术有限公司 无人机飞行控制系统

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201000576Y (zh) * 2007-01-26 2008-01-02 青岛天骄无人机遥感技术有限公司 无人机飞行控制系统

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
崔敏光: "GPS应用于无人机导航的实践", 《 中国航海学会通信导航专业委员会2005年学术年会论文集 》 *
徐玉: "微小型无人直升机飞控平台与姿态融合算法研究", 《中国博士学位论文全文数据库》 *
曹云峰等: "微型飞行器控制与导航系统研究", 《航空电子技术》 *
楼超英等: "一种小型无人机导航系统的设计", 《科技资讯》 *
陶冶等: "基于低成本MEMS器件的MUAV导航与控制系统的设计", 《航空学报》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103034229A (zh) * 2012-11-26 2013-04-10 中国商用飞机有限责任公司 一种用于飞行控制的集成式试验装置
CN104898492A (zh) * 2014-04-11 2015-09-09 南京航空航天大学 一种多传感器内置的高集成化飞行控制系统
CN105373136A (zh) * 2014-10-22 2016-03-02 航天恒星科技有限公司 基于vpx架构的综合电子系统
CN104765377A (zh) * 2015-04-10 2015-07-08 哈尔滨工业大学深圳研究生院 基于qnx的无人直升机飞行控制平台系统
CN105159175A (zh) * 2015-09-01 2015-12-16 江苏艾锐泰克无人飞行器科技有限公司 无人机集线装置
WO2017070911A1 (zh) * 2015-10-30 2017-05-04 深圳市大疆创新科技有限公司 飞行控制装置以及具有该飞行控制装置的无人机
US11142313B2 (en) 2015-10-30 2021-10-12 SZ DJI Technology Co., Ltd. Flight control device and unmanned aerial vehicle having the same
CN107908186A (zh) * 2017-11-07 2018-04-13 驭势科技(北京)有限公司 用于控制无人驾驶车辆运行的方法及系统

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