CN109542108A - 一种无人机抗风巡飞系统 - Google Patents

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attitude
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陈冲
张彪
丘仲锋
曹政
石晓雨
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Nanjing Open Eye Uav Technology Co Ltd
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Nanjing Open Eye Uav Technology Co Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft

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  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
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Abstract

本发明提供一种无人机抗风巡飞系统，包括无人机、基站、终端；所述终端通过无线连接基站，并控制基站分配任务；基站接收来自终端的任务，并与无人机进行无线连接，控制无人机执行任务；无人机内设有GPS模块、MCU、飞行姿态控制器、驱动无人机改变飞行姿态的电机、陀螺仪模块；所述GPS模块、陀螺仪模块均与MCU电性连接；所述MCU与飞行姿态控制器电性连接；所述飞行姿态控制器与电机电性连接；所述无人机的四个侧面分别设有风速传感器，所述风速传感器与MCU电性连接。MCU通过内部程序计算出无人机根据风向和风速需要调整的飞行角度和速度，然后通过控制飞行姿态控制器驱动无人机改变飞行姿态，从而使无人机能够根据环境实时调整飞行姿态，提高抗风能力。

Description

一种无人机抗风巡飞系统
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机抗风巡飞系统。
背景技术
多旋翼无人机具有体积和质量小、隐蔽性和安全性好、可灵活垂直起降、飞行高度低、机动性强、结构简单、操作灵活和成本较低等优点。普通的用于航拍、探测、侦察等任务的多旋翼无人机多是采用将若干旋翼均匀排列于同一圆周平面内，在无人机的中部核心区域使用下挂式云台，将电池、飞行控制、摄录或探测等设备安装于平台之上。这种无人机设计与安装方法虽然结构简单、易于安装，但也存在抗风能力差、损毁故障率高等缺陷。具体表现为：无人机的多旋翼在一个平面内展开，分布范围较大，导致抗风能力差，当遇到突发的侧风或强风时，往往会导致无人机倾翻；无人机降落过程是无人机操纵的关键环节，一旦操作失误或降落时遇到强风，极易造成无人机倾翻，导致无人机损坏。
因此，提高无人机的抗风能力是无人机技术领域的研究方向之一。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种无人机抗风巡飞系统，能够提高无人机的抗风能力。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种无人机抗风巡飞系统，包括无人机、基站、终端；所述终端通过无线连接基站，并控制基站分配任务；所述基站接收来自终端的任务，并与无人机进行无线连接，控制无人机执行任务；所述无人机内设有GPS模块、MCU、飞行姿态控制器、驱动无人机改变飞行姿态的电机、陀螺仪模块；所述GPS模块、陀螺仪模块均与MCU电性连接；所述MCU与飞行姿态控制器电性连接；所述飞行姿态控制器与电机电性连接；所述无人机的四个侧面分别设有风速传感器，所述风速传感器与MCU电性连接；
所述陀螺仪模块测量无人机当前的三轴加速度和三轴角速度，由陀螺仪模块进行DMP解算并得到相对于大地坐标系的无人机机身姿态角，并将无人机机身姿态角信息传递给MCU；
所述风速传感器实时测量风向以及无人机和空气的相对速度，并将风向和相对速度信息传递给MCU；
所述MCU根据无人机机身姿态角信息和风向以及无人机和空气的相对速度信息，计算出无人机需调整的飞行角度和速度，并将无人机需调整的飞行角度和速度信息传递给飞行姿态控制器，飞行姿态控制器将数据信息转化为电信号控制电机的输出，从而控制无人机的飞行姿态。
进一步的，所述无人机为四旋翼无人机，风速传感器安装于相邻的两个旋翼之间。
进一步的，所述风速传感器安装在无人机的旋翼上。
进一步的，所述无人机机身姿态角包括横滚角φ'、俯仰角θ'和偏航角ψ'。
有益效果：本发明在无人机的四个侧面分别设有风速传感器，用以测量风向以及无人机和空气的相对速度，同时陀螺仪模块测量无人机当前的三轴加速度和三轴角速度，并通过DMP解算并得到无人机机身姿态角，MCU通过内部程序计算出无人机根据风向和风速需要调整的飞行角度和速度，然后通过控制飞行姿态控制器驱动无人机改变飞行姿态，从而使无人机能够根据环境实时调整飞行姿态，提高抗风能力。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为无人机的结构简图；
图中标号：1、无人机；2、风速传感器；3、GPS模块；4、陀螺仪模块；5、飞行姿态控制器；6、MCU；7、电机；8、旋翼。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
如图1所示，本发明提供的无人机抗风巡飞系统包括GPS模块3、风速传感器2、MCU(微处理器)、飞行姿态控制器5、电机7、陀螺仪模块4。GPS模块3、陀螺仪模块4、风速传感器2分别于MCU 6电性连接，MCU 6与飞行姿态控制器5电性连接；飞行姿态控制器5与电机7电性连接。风速传感器2安装在无人机1的四个侧面。
如图2为本发明的一个实施例四旋翼无人机的结构简图，相邻两个旋翼8之间安装风速传感器2。
陀螺仪模块测量无人机当前的三轴加速度和三轴角速度，由陀螺仪模块进行DMP解算并得到相对于大地坐标系的无人机机身姿态角，并将无人机机身姿态角信息传递给MCU；风速传感器实时测量风向以及无人机和空气的相对速度，并将风向和相对速度信息传递给MCU；MCU根据无人机机身姿态角信息和风向以及无人机和空气的相对速度信息，计算出无人机需调整的飞行角度和速度，并将无人机需调整的飞行角度和速度信息传递给飞行姿态控制器，飞行姿态控制器将数据信息转化为电信号控制电机的输出，从而控制无人机的飞行姿态。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无人机抗风巡飞系统，包括无人机、基站、终端；所述终端通过无线连接基站，并控制基站分配任务；所述基站接收来自终端的任务，并与无人机进行无线连接，控制无人机执行任务；其特征在于，所述无人机内设有GPS模块、MCU、飞行姿态控制器、驱动无人机改变飞行姿态的电机、陀螺仪模块；所述GPS模块、陀螺仪模块均与MCU电性连接；所述MCU与飞行姿态控制器电性连接；所述飞行姿态控制器与电机电性连接；所述无人机的四个侧面分别设有风速传感器，所述风速传感器与MCU电性连接；
所述陀螺仪模块测量无人机当前的三轴加速度和三轴角速度，由陀螺仪模块进行DMP解算并得到相对于大地坐标系的无人机机身姿态角，并将无人机机身姿态角信息传递给MCU；
所述风速传感器实时测量风向以及无人机和空气的相对速度，并将风向和相对速度信息传递给MCU；
所述MCU根据无人机机身姿态角信息和风向以及无人机和空气的相对速度信息，计算出无人机需调整的飞行角度和速度，并将无人机需调整的飞行角度和速度信息传递给飞行姿态控制器，飞行姿态控制器将数据信息转化为电信号控制电机的输出，从而控制无人机的飞行姿态。
2.根据权利要求1所述的一种无人机抗风巡飞系统，其特征在于，所述无人机为四旋翼无人机，风速传感器安装于相邻的两个旋翼之间。
3.根据权利要求1所述的一种无人机抗风巡飞系统，其特征在于，所述风速传感器安装在无人机的旋翼上。
4.根据权利要求1所述的一种无人机抗风巡飞系统，其特征在于，所述无人机机身姿态角包括横滚角φ'、俯仰角θ'和偏航角ψ'。
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