CN205582036U - 无人直升机双天线测姿测向和飞行数据采集记录系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无人直升机双天线测姿测向和飞行数据采集记录系统，包括机载卫星定位天线、机载数据测量记录设备、地面数据测量记录设备和数据分析设备，所述的机载卫星定位天线与机载数据测量记录设备连接，所述的机载数据测量记录设备、地面数据测量记录设备分别与数据分析设备连接。与现有技术相比，本实用新型具有通用、快速、集成一体等优点。

Description

无人直升机双天线测姿测向和飞行数据采集记录系统

技术领域

本实用新型涉及定位定向的数据采集，尤其是涉及一种无人直升机双天线测姿测向和飞行数据采集记录系统。

背景技术

通常无人机配备有独立的单系统卫星接收机和数据记录设备，但是数据记录设备只是记录从飞参传来的串行数据，数据读取下载均要使用配套工具，没有通用化考虑，影响无人机平台的数据采集、记录和下载使用。

采用卫星导航与惯性导航组合(惯性导航、INS与GNSS的相互辅助、时间同步)、双天线卫星导航测姿测向以及高速记录器技术。

INS与GNSS的组合导航可以有效的弥补了惯导误差随时间发散的问题，同时提高GPS信号的捕获与跟踪性能，即使GNSS失锁，也可由INS单独进行导航定位，提高导航系统的稳定性。二者的组合综合了INS稳定性好及GNSS精度高等优点，可以提供高精度且稳定可靠的导航信息，是目前导航领域应用极为广泛的导航模式。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种通用、快速、集成一体的无人直升机双天线测姿测向和飞行数据采集记录系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种无人直升机双天线测姿测向和飞行数据采集记录系统，其特征在于，包括机载卫星定位天线、机载数据测量记录设备、地面数据测量记录设备和数据分析设备，所述的机载卫星定位天线与机载数据测量记录设备连接，所述的机载数据测量记录设备、地面数据测量记录设备分别与数据分析设备连接。

所述的机载卫星定位天线包括前天线和后天线，分别布置在无人直升机机身前部和尾梁。

所述的机载数据测量记录设备包括载体位置和姿态测量模块、数据采集模块以及数据合成记录模块，所述的载体位置和姿态测量模块分别与机载卫星定位天线连接，所述的数据合成记录模块分别与载体位置和姿态测量模块、数据采集模块连接。

所述的载体位置和姿态测量模块包括第一GNSS和BD卫星接收机，以及MEMS惯导传感器。

所述的数据采集模块包括处理器以及与处理器连接的RS422总线，该RS422总线与直升机的飞控系统连接。

所述的数据合成记录模块包括第一MCU以及与第一MCU连接的第一NADNFLASH存储器，所述的第一MCU通过RS232总线分别与载体位置和姿态测量模块、数据采集模块连接，所述的第一MCU通过USB接口与数据分析设备连接。

所述的地面数据测量记录设备包括相互连接的位置测量模块和数据记录模块，所述的数据记录模块与数据分析设备连接。

所述的位置测量模块为第二GNSS和BD卫星接收机。

所述的数据记录模块包括第二MCU以及与第二MCU连接的第二NADNFLASH存储器，所述的第二MCU通过RS232总线与位置测量模块连接，所述的第二MCU通过USB接口与数据分析设备连接。

所述的数据分析设备为PC机。

与现有技术相比，本实用新型可实时测量载体的位置、航向角、横滚角和俯仰角，依据飞行时间，测量的位置和姿态数据与飞控数据同步记录，确保数据的一致性；

利用数据分析设备对两路数据进行分析处理，得到高精度无人直升机位置和姿态数据。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种无人直升机双天线测姿测向和飞行数据采集记录系统，包括机载卫星定位天线、机载数据测量记录设备1、地面数据测量记录设备2和数据分析设备3，所述的机载卫星定位天线与机载数据测量记录设备1连接，所述的机载数据测量记录设备1、地面数据测量记录设备2分别与数据分析设备3连接。

所述的机载卫星定位天线包括前天线401和后天线402，分别布置在无人直升机机身前部和尾梁。

所述的机载数据测量记录设备1包括载体位置和姿态测量模块101、数据采集模块102以及数据合成记录模块103，所述的载体位置和姿态测量模块101分别与机载卫星定位天线连接，所述的数据合成记录模块103分别与载体位置和姿态测量模块101、数据采集模块102连接，用于测量无人直升机位置和姿态，并记录位置姿态数据和无人直升机飞控数据。

所述的地面数据测量记录设备2包括相互连接的位置测量模块201和数据记录模块202，所述的数据记录模块202与数据分析设备3连接，用于记录卫星定位原始观测数据。

机载数据测量记录设备1采用模块化设计，内部通过RS232串口进行通信。所述载体位置和姿态测量模块101由GNSS+BD卫星接收机和MEMS惯导传感器构成，对载体的位置、航向角、横滚角和俯仰角进行测量。所述数据采集模块102由RS422接口、MCU处理器构成，对飞控数据和飞行时间的采集处理。所述数据合成记录模块103采用MCU+NADN FLASH架构，对载体位置、航向角、横滚角、俯仰角与飞控数据、飞行时间的记录。

地面基准测量记录设备2采用模块化设计，内部通过RS232串口进行通信。所述位置测量模块201由GNSS+BD卫星接收机构成，对载体的位置进行测量。所述数据记录模块202采用MCU+NADN FLASH架构，负责记录基准站的观测数据和定位数据。

数据分析设备3对机载的位置、姿态数据与基准站的观测量、位置数据进行数据分析和挖掘，输出高精度航迹数据、姿态数据。

系统通过从GNSS接收机基带处理芯片中引出纳秒级的秒脉冲PPS信号到INS，INS接收到PPS信号后开始1KHz计数。GPS接收机在整秒时刻将带有时标的导航信息传送到INS中，INS接收到该信息后加上自己的计数值可以补偿导航信息的传播延迟，建立起自己的时钟。INS在导航解算后将带有时标的信息传送给GPS接收机，从而实现INS和GNSS接收机观测数据锁存时刻的同步。

应用载波相位差分技术和快速求解整周模糊度技术，可精确计算出运动载体的方位角和俯仰角，并对陀螺误差进行修正，保证高精度的航向和姿态角度输出。

记录器采用高速、大容量固态存储设备，同时包含中央处理芯片、通用接口电路，其中记录器中微处理器选用Intel公司的PXA255A0E400。这款微处理器是采用XSCALE架构的低功耗32位ARM处理器，内核最高主频400MHz，相应的外部数据总线频率达100MHz，从而保证了记录器的高速处理性能。

Claims (10)

1.一种无人直升机双天线测姿测向和飞行数据采集记录系统，其特征在于，包括机载卫星定位天线、机载数据测量记录设备、地面数据测量记录设备和数据分析设备，所述的机载卫星定位天线与机载数据测量记录设备连接，所述的机载数据测量记录设备、地面数据测量记录设备分别与数据分析设备连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的机载卫星定位天线包括前天线和后天线，分别布置在无人直升机机身前部和尾梁。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的机载数据测量记录设备包括载体位置和姿态测量模块、数据采集模块以及数据合成记录模块，所述的载体位置和姿态测量模块分别与机载卫星定位天线连接，所述的数据合成记录模块分别与载体位置和姿态测量模块、数据采集模块连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述的载体位置和姿态测量模块包括第一GNSS和BD卫星接收机，以及MEMS惯导传感器。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述的数据采集模块包括处理器以及与处理器连接的RS422总线，该RS422总线与直升机的飞控系统连接。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述的数据合成记录模块包括第一MCU以及与第一MCU连接的第一NADN FLASH存储器，所述的第一MCU通过RS232总线分别与载体位置和姿态测量模块、数据采集模块连接，所述的第一MCU通过USB接口与数据分析设备连接。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的地面数据测量记录设备包括相互连接的位置测量模块和数据记录模块，所述的数据记录模块与数据分析设备连接。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述的位置测量模块为第二GNSS和BD卫星接收机。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述的数据记录模块包括第二MCU以及与第二MCU连接的第二NADN FLASH存储器，所述的第二MCU通过RS232总线与位置测量模块连接，所述的第二MCU通过USB接口与数据分析设备连接。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的数据分析设备为PC机。