CN108995799A - 一种自动驾驶仪及其辅助装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动驾驶仪及其辅助装置，属于自动驾驶仪技术领域，一种自动驾驶仪及其辅助装置，包括自动驾驶仪本体，自动驾驶仪本体上端固定连接有旋翼式无人机本体，旋翼式无人机本体上固定连接有四个均匀排布的侧边旋翼转轴，侧边旋翼转轴上端转动连接有旋翼飞行扇叶，旋翼式无人机本体下端固定连接有两个无人机起落架，两个无人机起落架分别位于自动驾驶仪本体的左右两侧，可以实现对飞行器的自动驾驶仪进行改进，使其在遇到小型异物冲撞或部分飞行生物的碰撞时，可以预先驱离飞行干扰物，并且较早地进行飞行姿态调整，使自身的飞行稳定能力提升，可以抵抗部分飞行干扰物的冲撞进而维持飞行的稳定状态。
Description
技术领域
本发明涉及自动驾驶仪技术领域，更具体地说，涉及一种自动驾驶仪及其辅助装置。
背景技术
自动驾驶仪是按技术要求自动控制飞行器轨迹的调节设备，其作用主要是保持飞机姿态和辅助驾驶员操纵飞机，在对无人驾驶飞机控制过程中，它需要与其他导航设备配合完成规定的飞行任务，部分飞机上的自动驾驶仪要起稳定飞机飞行姿态的作用，故也可以称之为飞行姿态控制系统，自动驾驶仪是模仿驾驶员的动作对飞机飞行进行控制的，主要由敏感元件、计算机和伺服机构组成，当飞机偏离原有姿态时，敏感元件检测变化，计算机算出修正舵偏量，伺服机构将舵面操纵到所需位置，现在的无人机己经发展成为兼具体积小和隐身性、活力强大等优点，自动驾驶仪作为无人机的主要部件，在稳定控制系统和自主飞行控制系统中起着非常重要的作用，自动驾驶仪功能的好坏会直接影响到无人机的性能及未来无人机的适用范围，因此，需要不断的对自动驾驶仪进行深入研究，增强无人机的稳定性能才能满足未来市场中的需求。
目前多数飞行器自动驾驶仪采用器件姿态捷联，通过实时计算出姿态矩阵，建立起与之相匹配的数学模型，对于这种系统来说，其最重要的部分就是飞行姿态数据不断的更新计算，飞行姿态数据的更新计算也影响着自动驾驶仪的飞行精度，这种飞行控制方式在面对无异常情况的飞行状态或细微空气乱流状态时，可以辅助飞行器维持更加平稳地飞行姿态，但部分特殊情况下，如飞行途中遇到小型异物冲撞或部分飞行生物对飞行器造成的碰撞，这种较大的飞行干扰对飞行器的影响十分巨大，不光容易造成飞行器飞行偏转，还可能造成飞行器的跌落，从而造成飞行器损毁等较为严重的后果。
发明内容
1．要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种自动驾驶仪及其辅助装置，它可以实现对飞行器的自动驾驶仪进行改进，使其在遇到小型异物冲撞或部分飞行生物的碰撞时，可以预先驱离飞行干扰物，并且较早地进行飞行姿态调整，使自身的飞行稳定能力提升，可以抵抗部分飞行干扰物的冲撞进而维持飞行的稳定状态。
2．技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种自动驾驶仪及其辅助装置，包括自动驾驶仪本体，所述自动驾驶仪本体上端固定连接有旋翼式无人机本体，所述旋翼式无人机本体上固定连接有四个均匀排布的侧边旋翼转轴，所述侧边旋翼转轴上端转动连接有旋翼飞行扇叶，所述旋翼式无人机本体下端固定连接有两个无人机起落架，两个所述无人机起落架分别位于自动驾驶仪本体的左右两侧，所述自动驾驶仪本体前后两端均连接有外延式增稳副翼，所述自动驾驶仪本体下端固定连接有超声波发生器和超声波测距接收装置，所述自动驾驶仪本体内设有核心控制电路板，所述核心控制电路板固定连接与自动驾驶仪本体下端内壁，所述核心控制电路板上固定连接有无人机飞行稳定控制器，所述无人机飞行稳定控制器左侧设有超声波功能调控模块，所述超声波功能调控模块与核心控制电路板固定连接，可以实现对飞行器的自动驾驶仪进行改进，使其在遇到小型异物冲撞或部分飞行生物的碰撞时，可以预先驱离飞行干扰物，并且较早地进行飞行姿态调整，使自身的飞行稳定能力提升，可以抵抗部分飞行干扰物的冲撞进而维持飞行的稳定状态。
进一步的，所述自动驾驶仪本体下端固定连接有三轴机身稳定传感器，所述三轴机身稳定传感器上侧设有传感器数据采集模块，所述传感器数据采集模块与无人机飞行稳定控制器电性连接，通过在自动驾驶仪本体下端增设的三轴机身稳定传感器和传感器数据采集模块，便于自动驾驶仪本体采集机身的飞行姿态信息，进而将飞行姿态信息传输至无人机飞行稳定控制器内，便于自动驾驶仪本体内的无人机飞行稳定控制器对机身飞行姿态进行调整。
进一步的，所述核心控制电路板上还包括无人机主翼转速调节模块，所述无人机主翼转速调节模块分别与四个侧边旋翼转轴电性连接，通过在核心控制电路板上增设的无人机主翼转速调节模块，便于无人机飞行稳定控制器对三轴机身稳定传感器和传感器数据采集模块采集的机身飞行姿态信息进行处理后，输出机身调整信息，进而及时对机身飞行姿态进行调整。
进一步的，所述核心控制电路板上还包括增稳副翼移动模块，所述增稳副翼移动模块与外延式增稳副翼电性连接，通过在核心控制电路板上增设的增稳副翼移动模块，便于当出现飞行物对无人机的碰撞后，通过无人机飞行稳定控制器对三轴机身稳定传感器和传感器数据采集模块采集的机身飞行姿态信息进行采集后，无人机飞行稳定控制器输出机身调整信息，由增稳副翼移动模块执行稳定机身飞行姿态。
进一步的，所述旋翼式无人机本体上端固定连接有异常降落传感器，所述异常降落传感器与无人机飞行稳定控制器电性连接，所述异常降落传感器上侧连接有气囊充气系统，所述气囊充气系统上端固定连接有降落姿态调整气囊，所述旋翼式无人机本体上端固定连接有降落姿态调整器，所述降落姿态调整器上固定连接有两个姿态调整安全门转轴，所述姿态调整安全门转轴远离降落姿态调整器一端转动连接有无人机防护安全门，所述降落姿态气囊上侧与无人机防护安全门贴合，通过在旋翼式无人机本体上增设的异常降落传感器、气囊充气系统和降落姿态调整气囊，便于机身在降落时，调整降落的姿态，减轻损毁程度。
进一步的，所述旋翼式无人机本体下侧设有气流鸣笛驱鸟哨，所述气流鸣笛驱鸟哨位于外延式增稳副翼上侧，所述气流鸣笛驱鸟哨与自动驾驶仪本体固定连接，通过在旋翼式无人机本体下侧增设的气流鸣笛驱鸟哨，便于在超声波驱鸟无效时，通过外延式增稳副翼张开，引动气流，进而发出声音驱离飞行生物。
进一步的，所述核心控制电路板上还包括无人机偏移定位模块，所述无人机偏移定位模块与无人机飞行稳定控制器电性连接，通过在核心控制电路板上增设的无人机偏移定位模块，便于定位无人机降落地点，进而方便工作人员找到异常降落的无人机。
进一步的，所述超声波发生器选用的功率输出元件为由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，通过超声波发生器选用输出元件为由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，具有体积小、功率大、响应快等优点。
进一步的，所述超声波测距接收装置选用的是兰姆波探头，所述超声波测距接收装置前端选用的是超声波拾音器，通过超声波测距接收装置选用超声波拾音器，便于采集超声波发生器发出后经由其他飞行物遮挡反射的声波，进而便于无人机预先展开外延式增稳副翼，增强旋翼式无人机本体飞行的稳定。
3．有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
（1）本方案可以实现对飞行器的自动驾驶仪进行改进，使其在遇到小型异物冲撞或部分飞行生物的碰撞时，可以预先驱离飞行干扰物，并且较早地进行飞行姿态调整，使自身的飞行稳定能力提升，可以抵抗部分飞行干扰物的冲撞进而维持飞行的稳定状态。
（2）自动驾驶仪本体下端固定连接有三轴机身稳定传感器，三轴机身稳定传感器上侧设有传感器数据采集模块，传感器数据采集模块与无人机飞行稳定控制器电性连接，通过在自动驾驶仪本体下端增设的三轴机身稳定传感器和传感器数据采集模块，便于自动驾驶仪本体采集机身的飞行姿态信息，进而将飞行姿态信息传输至无人机飞行稳定控制器内，便于自动驾驶仪本体内的无人机飞行稳定控制器对机身飞行姿态进行调整。
（3）核心控制电路板上还包括无人机主翼转速调节模块，无人机主翼转速调节模块分别与四个侧边旋翼转轴电性连接，通过在核心控制电路板上增设的无人机主翼转速调节模块，便于无人机飞行稳定控制器对三轴机身稳定传感器和传感器数据采集模块采集的机身飞行姿态信息进行处理后，输出机身调整信息，进而及时对机身飞行姿态进行调整。
（4）核心控制电路板上还包括增稳副翼移动模块，增稳副翼移动模块与外延式增稳副翼电性连接，通过在核心控制电路板上增设的增稳副翼移动模块，便于当出现飞行物对无人机的碰撞后，通过无人机飞行稳定控制器对三轴机身稳定传感器和传感器数据采集模块采集的机身飞行姿态信息进行采集后，无人机飞行稳定控制器输出机身调整信息，由增稳副翼移动模块执行稳定机身飞行姿态。
（5）旋翼式无人机本体上端固定连接有异常降落传感器，异常降落传感器与无人机飞行稳定控制器电性连接，异常降落传感器上侧连接有气囊充气系统，气囊充气系统上端固定连接有降落姿态调整气囊，旋翼式无人机本体上端固定连接有降落姿态调整器，降落姿态调整器上固定连接有两个姿态调整安全门转轴，姿态调整安全门转轴远离降落姿态调整器一端转动连接有无人机防护安全门，降落姿态气囊上侧与无人机防护安全门贴合，通过在旋翼式无人机本体上增设的异常降落传感器、气囊充气系统和降落姿态调整气囊，便于机身在降落时，调整降落的姿态，减轻损毁程度。
（6）旋翼式无人机本体下侧设有气流鸣笛驱鸟哨，气流鸣笛驱鸟哨位于外延式增稳副翼上侧，气流鸣笛驱鸟哨与自动驾驶仪本体固定连接，通过在旋翼式无人机本体下侧增设的气流鸣笛驱鸟哨，便于在超声波驱鸟无效时，通过外延式增稳副翼张开，引动气流，进而发出声音驱离飞行生物。
（7）核心控制电路板上还包括无人机偏移定位模块，无人机偏移定位模块与无人机飞行稳定控制器电性连接，通过在核心控制电路板上增设的无人机偏移定位模块，便于定位无人机降落地点，进而方便工作人员找到异常降落的无人机。
（8）超声波发生器选用的功率输出元件为由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，通过超声波发生器选用输出元件为由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，具有体积小、功率大、响应快等优点。
（9）超声波测距接收装置选用的是兰姆波探头，超声波测距接收装置前端选用的是超声波拾音器，通过超声波测距接收装置选用超声波拾音器，便于采集超声波发生器发出后经由其他飞行物遮挡反射的声波，进而便于无人机预先展开外延式增稳副翼，增强旋翼式无人机本体飞行的稳定。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的立体图；
图3为本发明现有技术的结构示意图；
图4为本发明的侧视图；
图5为本发明的俯视图；
图6为图1中A处的结构示意图；
图7为本发明核心控制电路板部分的结构示意图。
图中标号说明：
1旋翼式无人机本体、2侧边旋翼转轴、3旋翼飞行扇叶、4无人机起落架、5自动驾驶仪本体、6核心控制电路板、7无人机飞行稳定控制器、8超声波功能调控模块、9超声波发生器、10超声波测距接收装置、11三轴机身稳定传感器、12外延式增稳副翼、13降落姿态调整器、14姿态调整安全门转轴、15无人机防护安全门、16传感器数据采集模块、17增稳副翼移动模块、18无人机主翼转速调节模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1-7，一种自动驾驶仪及其辅助装置，包括自动驾驶仪本体5，自动驾驶仪本体5上端固定连接有旋翼式无人机本体1，旋翼式无人机本体1上固定连接有四个均匀排布的侧边旋翼转轴2，侧边旋翼转轴2上端转动连接有旋翼飞行扇叶3，旋翼式无人机本体1下端固定连接有两个无人机起落架4，两个无人机起落架4分别位于自动驾驶仪本体5的左右两侧，自动驾驶仪本体5前后两端均连接有外延式增稳副翼12，自动驾驶仪本体5下端固定连接有超声波发生器9和超声波测距接收装置10，自动驾驶仪本体5内设有核心控制电路板6，核心控制电路板6固定连接与自动驾驶仪本体5下端内壁，核心控制电路板6上固定连接有无人机飞行稳定控制器7，无人机飞行稳定控制器7左侧设有超声波功能调控模块8，超声波功能调控模块8与核心控制电路板6固定连接，可以实现对飞行器的自动驾驶仪进行改进，使其在遇到小型异物冲撞或部分飞行生物的碰撞时，可以预先驱离飞行干扰物，并且较早地进行飞行姿态调整，使自身的飞行稳定能力提升，可以抵抗部分飞行干扰物的冲撞进而维持飞行的稳定状态。
自动驾驶仪本体5下端固定连接有三轴机身稳定传感器11，三轴机身稳定传感器11上侧设有传感器数据采集模块16，传感器数据采集模块16与无人机飞行稳定控制器7电性连接，通过在自动驾驶仪本体5下端增设的三轴机身稳定传感器11和传感器数据采集模块16，便于自动驾驶仪本体5采集机身的飞行姿态信息，进而将飞行姿态信息传输至无人机飞行稳定控制器7内，便于自动驾驶仪本体5内的无人机飞行稳定控制器7对机身飞行姿态进行调整。
核心控制电路板6上还包括无人机主翼转速调节模块18，无人机主翼转速调节模块18分别与四个侧边旋翼转轴2电性连接，通过在核心控制电路板6上增设的无人机主翼转速调节模块18，便于无人机飞行稳定控制器7对三轴机身稳定传感器11和传感器数据采集模块16采集的机身飞行姿态信息进行处理后，输出机身调整信息，进而及时对机身飞行姿态进行调整。
核心控制电路板6上还包括增稳副翼移动模块17，增稳副翼移动模块17与外延式增稳副翼12电性连接，通过在核心控制电路板6上增设的增稳副翼移动模块17，便于当出现飞行物对无人机的碰撞后，通过无人机飞行稳定控制器7对三轴机身稳定传感器11和传感器数据采集模块16采集的机身飞行姿态信息进行采集后，无人机飞行稳定控制器7输出机身调整信息，由增稳副翼移动模块17执行稳定机身飞行姿态。
旋翼式无人机本体1上端固定连接有异常降落传感器，异常降落传感器与无人机飞行稳定控制器7电性连接，异常降落传感器上侧连接有气囊充气系统，气囊充气系统上端固定连接有降落姿态调整气囊，旋翼式无人机本体1上端固定连接有降落姿态调整器13，降落姿态调整器13上固定连接有两个姿态调整安全门转轴14，姿态调整安全门转轴14远离降落姿态调整器13一端转动连接有无人机防护安全门15，降落姿态气囊上侧与无人机防护安全门15贴合，通过在旋翼式无人机本体1上增设的异常降落传感器、气囊充气系统和降落姿态调整气囊，便于机身在降落时，调整降落的姿态，减轻损毁程度。
旋翼式无人机本体1下侧设有气流鸣笛驱鸟哨，气流鸣笛驱鸟哨位于外延式增稳副翼12上侧，气流鸣笛驱鸟哨与自动驾驶仪本体5固定连接，通过在旋翼式无人机本体1下侧增设的气流鸣笛驱鸟哨，便于在超声波驱鸟无效时，通过外延式增稳副翼12张开，引动气流，进而发出声音驱离飞行生物。
核心控制电路板6上还包括无人机偏移定位模块，无人机偏移定位模块与无人机飞行稳定控制器7电性连接，通过在核心控制电路板6上增设的无人机偏移定位模块，便于定位无人机降落地点，进而方便工作人员找到异常降落的无人机。
超声波发生器9选用的功率输出元件为由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，通过超声波发生器9选用输出元件为由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，具有体积小、功率大、响应快等优点。
超声波测距接收装置10选用的是兰姆波探头，超声波测距接收装置10前端选用的是超声波拾音器，通过超声波测距接收装置10选用超声波拾音器，便于采集超声波发生器9发出后经由其他飞行物遮挡反射的声波，进而便于无人机预先展开外延式增稳副翼12，增强旋翼式无人机本体1飞行的稳定
请参阅图1，当旋翼式无人机本体1在飞行过程中，三轴机身稳定传感器11不断采集旋翼式无人机本体1的飞行姿态，并将数据实时传输至自动驾驶仪本体5内的无人机飞行稳定控制器7上，同时自动驾驶仪本体5上的超声波发生器9持续发射超声波，通过超声波发生器9发射的超声波进行驱鸟，同时通过超声波监测其他飞行物的位置，若超声波驱鸟无效，飞行物仍在靠近，则无人机飞行稳定控制器7输出机身调整信号，展开外延式增稳副翼12，增强机身的飞行平稳性，同时外延式增稳副翼12展开并工作后，带动气流鸣笛驱鸟哨发出声音，进行声音驱鸟，若驱鸟无效，飞行物撞上了旋翼式无人机本体1，则无人机飞行稳定控制器7输出出信号使无人机主翼转速调节模块18调节旋翼式无人机本体1上的侧边旋翼转轴2进行飞行姿态调整，若调整无效，则开启降落姿态调整器13，使气囊充气系统和降落姿态调整气囊工作，同时无人机飞行稳定控制器7输出信号使增稳副翼移动模块17工作，增稳副翼移动模块17驱动外延式增稳副翼12下移，作为附属着落架，减小落地冲击，进而减小对旋翼式无人机本体1的损坏。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种自动驾驶仪及其辅助装置，其特征在于：包括自动驾驶仪本体（5），所述自动驾驶仪本体（5）上端固定连接有旋翼式无人机本体（1），所述旋翼式无人机本体（1）上固定连接有四个均匀排布的侧边旋翼转轴（2），所述侧边旋翼转轴（2）上端转动连接有旋翼飞行扇叶（3），所述旋翼式无人机本体（1）下端固定连接有两个无人机起落架（4），两个所述无人机起落架（4）分别位于自动驾驶仪本体（5）的左右两侧，所述自动驾驶仪本体（5）前后两端均连接有外延式增稳副翼（12），所述自动驾驶仪本体（5）下端固定连接有超声波发生器（9）和超声波测距接收装置（10），所述自动驾驶仪本体（5）内设有核心控制电路板（6），所述核心控制电路板（6）固定连接与自动驾驶仪本体（5）下端内壁，所述核心控制电路板（6）上固定连接有无人机飞行稳定控制器（7），所述无人机飞行稳定控制器（7）左侧设有超声波功能调控模块（8），所述超声波功能调控模块（8）与核心控制电路板（6）固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶仪及其辅助装置，其特征在于：所述自动驾驶仪本体（5）下端固定连接有三轴机身稳定传感器（11），所述三轴机身稳定传感器（11）上侧设有传感器数据采集模块（16），所述传感器数据采集模块（16）与无人机飞行稳定控制器（7）电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种自动驾驶仪及其辅助装置，其特征在于：所述核心控制电路板（6）上还包括无人机主翼转速调节模块（18），所述无人机主翼转速调节模块（18）分别与四个侧边旋翼转轴（2）电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种自动驾驶仪及其辅助装置，其特征在于：所述核心控制电路板（6）上还包括增稳副翼移动模块（17），所述增稳副翼移动模块（17）与外延式增稳副翼（12）电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种自动驾驶仪及其辅助装置，其特征在于：所述旋翼式无人机本体（1）上端固定连接有异常降落传感器，所述异常降落传感器与无人机飞行稳定控制器（7）电性连接，所述异常降落传感器上侧连接有气囊充气系统，所述气囊充气系统上端固定连接有降落姿态调整气囊。
6.根据权利要求5所述的一种自动驾驶仪及其辅助装置，其特征在于：所述旋翼式无人机本体（1）上端固定连接有降落姿态调整器（13），所述降落姿态调整器（13）上固定连接有两个姿态调整安全门转轴（14），所述姿态调整安全门转轴（14）远离降落姿态调整器（13）一端转动连接有无人机防护安全门（15），所述降落姿态气囊上侧与无人机防护安全门（15）贴合。
7.根据权利要求1所述的一种自动驾驶仪及其辅助装置，其特征在于：所述旋翼式无人机本体（1）下侧设有气流鸣笛驱鸟哨，所述气流鸣笛驱鸟哨位于外延式增稳副翼（12）上侧，所述气流鸣笛驱鸟哨与自动驾驶仪本体（5）固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种自动驾驶仪及其辅助装置，其特征在于：所述核心控制电路板（6）上还包括无人机偏移定位模块，所述无人机偏移定位模块与无人机飞行稳定控制器（7）电性连接。
9.根据权利要求1所述的一种自动驾驶仪及其辅助装置，其特征在于：所述超声波发生器（9）选用的功率输出元件为由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。
10.根据权利要求1所述的一种自动驾驶仪及其辅助装置，其特征在于：所述超声波测距接收装置（10）选用的是兰姆波探头，所述超声波测距接收装置（10）前端选用的是超声波拾音器。
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