CN205327396U - 一种柔翼无人机低空飞行定高控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柔翼无人机低空飞行定高控制系统，属于柔翼无人机飞行领域。其包括冲压翼伞、动力单元、主控处理器、测高设备以及油门调节单元，冲压翼伞设置在柔翼无人机的机舱顶部，测高设备用于测量柔翼无人机实际海拔高度，动力单元包括发动机和与发动机相连的螺旋桨，螺旋桨设置在机舱的尾部，油门调节单元与动力单元的发动机相连，以调节输入至发动机的燃油量，主控处理器设置在机舱内，其同时与油门调节单元和测高设备相电连接，以控制油门调节单元进而调节输入至发动机中燃油量，并从测高设备处获知柔翼无人机实际海拔高度。本实用新型控制系统能精确控制柔翼无人机定高飞行。

Description

一种柔翼无人机低空飞行定高控制系统

技术领域

本实用新型属于柔翼无人机飞行定高控制领域，更具体地，涉及一种柔翼无人机低空飞行定高控制系统。

背景技术

目前，无人机的应用领域越来越广，如航空拍摄、农业播撒、紧急通讯及物资空投等。然而，由于现有无人机的功能比较单一，很多应用场合都受到了很大的限制，尤其是对飞行高度、地面状况感知及位置要求有严格限制的应用场合。

从飞行高度测量的手段来说，现有比较常用的方法主要是采用了GPS导航或者气压高度计，通过获取的绝对海拔高度、飞行器经纬度位置在地图位置上的地高，从而得到无人飞行器的距地高度。虽然如今的测高方式多种多样，但是，如何控制飞行器在要求的低空域中飞行作业却成了技术难题。

申请号为201110324680.9的发明专利申请公开了一种固定翼无人机的定高飞行控制系统与方法，其采用传感器模块实时测量无人机当前位姿、高度信息、并发送给控制电路，再经由控制电路中的单片机进行数据计算，把计算结果发送给电机、舵机进行控制。其控制系统结构复杂、适用于固定翼无人机定高控制，不适用于柔翼无人机低空定高控制。

因此，需要开发一种适用于柔翼无人机的低空飞行定高控制系统。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种柔翼无人机低空飞行定高控制系统，其目的在于，通过测高设备测量实际高度，由主控处理器根据实际高度控制油门进而控制动力设备输出的动力，最终实现对柔翼无人机推力和升力调节，达到控制柔翼无人机定高飞行的目的。本实用新型装置能精确控制柔翼无人机定高飞行。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种柔翼无人机低空飞行定高控制系统，其包括冲压翼伞、动力单元、主控处理器、测高设备以及油门调节单元，其中，

所述冲压翼伞设置在柔翼无人机的机舱顶部，用于提供升力，所述冲压翼伞面积大于机舱投影面积，

所述测高设备设置在机舱上，用于测量柔翼无人机实际海拔高度，

所述动力单元包括发动机和与发动机相连的螺旋桨，所述螺旋桨设置在机舱的尾部，

所述油门调节单元设置在机舱内，其与所述动力单元的发动机相连，以调节输入至发动机的燃油量，

所述主控处理器设置在机舱内，其同时与油门调节单元和测高设备相电连接，以控制油门调节单元进而调节输入至发动机中燃油量，并从测高设备处获知柔翼无人机实际海拔高度。

以上发明构思中，主控处理器将测高设备测量的实际高度与设定高度进行比较，当实际高度高于设定高度或者低于设定高度，主控处理器控制油门调节单元以使输入至发动机中燃油减少或者增多，从而控制发动机输出轴的转速，进而控制螺旋桨转速，达到改变机舱所受推力的目的，改变机舱所受推力，相应改变了柔翼无人机的滑行力或者推力，对升力的调节最终实现了对柔翼无人机高度的调节，达到了定高控制的目的。

进一步的，所述测高设备通过两个摇杆固定在机舱上，所述摇杆一端固定在测高设备上，且其另一端铰接在机舱上。这样的连接方式，保证了测高设备时刻在重力方向上，使得对于实际海拔高度的测量准确可信。

进一步的，所述油门调节单元包括油门舵机和油门拉板，所述油门舵机与所述主控处理器相电连接，所述油门拉板受所述油门舵机控制以调节油门大小，从而实现对输入至发动机中燃油量的调节。

进一步的，所述发动机的输出轴与所述螺旋桨中心轴相连。

进一步的，所述冲压翼伞通过伞绳固定在所述机舱顶部。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本实用新型中，主控处理器能适时根据实际海拔高度控制发动机油门大小，达到改变推力的目的，进而达到改变冲压翼伞提供的升力大小的目的，最终实现对柔翼无人机定高控制，本实用新型控制系统使柔翼无人机的飞行具备了自动定高的功能。

附图说明

图1是本实用新型实施例中柔翼无人机定高控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中测高设备通过摇杆安装在机身的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中柔翼无人机定高控制系统的数据传输流向示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-冲压翼伞2-伞绳3-机舱

4-滑橇式起落架5-油门舵机6-油门拉板

7-主控处理器8-测高设备9-动力单元

10-GPS定位装置

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本实用新型实施例中柔翼无人机定高控制系统的结构示意图，由图可知，本实用新型的一种柔翼无人机低空飞行定高控制系统，包括冲压翼伞1、动力单元9、主控处理器7、测高设备8以及油门调节单元。其中，冲压翼伞1通过伞绳2设置在柔翼无人机的机舱3顶部(机舱相当于机身)，所述冲压翼伞面积大于机舱投影面积，冲压翼伞1张开后，如同降落伞，可以用于提供升力。测高设备8设置在机舱上，用于测量柔翼无人机实际海拔高度。测高设备譬如为红外式测高设备、激光式测高设备或者超声波式测高设备。动力单元9包括发动机和与发动机相连的螺旋桨，所述螺旋桨设置在机舱的尾部，具体的，发动机的输出轴与所述螺旋桨中心轴相连。油门调节单元设置在机舱内，其与所述动力单元的发动机相连，以调节输入至发动机的燃油量。主控处理器7设置在机舱内，其同时与油门调节单元和测高设备8相电连接，以控制油门调节单元进而调节输入至发动机中燃油量，并从测高设备处获知柔翼无人机实际海拔高度。测高设备可以实时获取柔翼无人机的高度信息，并将获取的高度数据传输给主控控制器，供主控控制器进行比较处理，从而驱动油门调节单元，通过调节发动机油门达到调节柔翼无人机高度的目的。

在本实用新型的一个实施例中，油门调节单元包括油门舵机5和油门拉板6，所述油门舵机5与所述主控处理器7相电连接，以受主控处理器7控制，所述油门拉板6受所述油门舵机5控制以调节油门大小，从而实现对输入至发动机中燃油量的调节。具体的，油门舵机5通过钢丝和油门拉板6相连。

图2是本实用新型实施例中测高设备通过摇杆安装在机身的结构示意图。在工程实践中，柔翼无人机在飞行过程中，柔翼无人机的爬升与下降在很大程度上改变了柔翼无人机的飞行姿态，同时，测高设备8的天线方向也会因此发生较大的变化，从而造成测高设备测得的高度不是实际的飞行高度。为了解决这个问题，测高设备的天线方向必须要保证在重力的方向上，在本实用新型的一个实施例中，所述测高设备8通过两个摇杆固定在机舱3上，所述摇杆一端固定在测高设备8上，且其另一端铰接在机舱3上。这样的连接方式，保证了测高设备时刻在重力方向上，使得对于实际海拔高度的测量准确可信。

本实用新型中，测高设备8包括天线、T/R组件(即传输/接受组件)、放大/调制组件、测高仪CPU(即测高设备CPU)以及通讯接口，通过通讯接口与主控处理器的CPU相连。图3是本实用新型实施例中柔翼无人机定高控制系统的数据传输流向示意图，由图可知，测高设备测量过程大致为：通过天线获知海拔高度的信息数据，该数据通过T/R组件传输至放大/调制组件，经过数据处理后，将处理结果反馈给测高仪CPU，再经通讯接口传输至主控处理器的主控CPU，至此，主控CPU获得柔翼无人机的实际海拔高度。主控处理器将实际海拔高度和设定的高度进行比较处理，从而决策油门的大小调节。

本实用新型控制系统的工作过程如下：

在无人机的机底安装测高设备，飞行过程中，测高设备实时获取飞行器的飞行距地高度。控制器实时对测高设备输出的数据进行采集及比较处理，从而决策油门的动作。当测高设备输出的数据不在飞行要求的高度范围内，通过调节油门的大小，来实现飞行器高度的调整；如果测高设备输出的数据在飞行要求的高度范围内，即不做出任何动作，保持原状态飞行。

本实用新型中，所述柔翼无人机底部设置有滑橇式起落架4，在机舱3顶部上还固定有GPS定位装置10，GPS定位装置10用于导航或者获知柔翼无人机的具体位置。

本实用新型控制系统具有可进行自动操作，其操作方便，并且无昂贵元器件，成本低廉，精确可靠，可应用于农业播撒、低空搜索及地形勘测等领域，尤其是空高低于50米的低空飞行。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种柔翼无人机低空飞行定高控制系统，其特征在于，其包括冲压翼伞(1)、动力单元(9)、主控处理器(7)、测高设备(8)以及油门调节单元，其中，

所述冲压翼伞(1)设置在柔翼无人机的机舱(3)顶部，用于提供升力，所述冲压翼伞(1)面积大于机舱(3)投影面积，

所述测高设备(8)设置在机舱(3)上，用于测量柔翼无人机实际海拔高度，

所述动力单元(9)包括发动机和与发动机相连的螺旋桨，所述螺旋桨设置在机舱(3)的尾部，

所述油门调节单元设置在机舱(3)内，其与所述动力单元(9)的发动机相连，以调节输入至发动机的燃油量，

所述主控处理器(7)设置在机舱(3)内，其同时与油门调节单元和测高设备(8)相电连接，以控制油门调节单元进而调节输入至发动机中燃油量，并从测高设备(8)处获知柔翼无人机实际海拔高度。

2.如权利要求1所述的一种柔翼无人机低空飞行定高控制系统，其特征在于，所述测高设备(8)通过两个摇杆固定在机舱(3)上，所述摇杆一端固定在测高设备(8)上，且其另一端铰接在机舱(3)上。

3.如权利要求2所述的一种柔翼无人机低空飞行定高控制系统，其特征在于，所述油门调节单元包括油门舵机(5)和油门拉板(6)，所述油门舵机(5)与所述主控处理器(7)相电连接，所述油门拉板(6)受所述油门舵机(5)控制以调节油门大小，从而实现对输入至发动机中燃油量的调节。

4.如权利要求1或3所述的一种柔翼无人机低空飞行定高控制系统，其特征在于，所述发动机的输出轴与所述螺旋桨中心轴相连。

5.如权利要求4所述的一种柔翼无人机低空飞行定高控制系统，其特征在于，所述冲压翼伞(1)通过伞绳(2)固定在所述机舱(3)顶部。