CN205750553U - 一种高性能无人机控制及导航系统 - Google Patents
一种高性能无人机控制及导航系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN205750553U CN205750553U CN201620554308.5U CN201620554308U CN205750553U CN 205750553 U CN205750553 U CN 205750553U CN 201620554308 U CN201620554308 U CN 201620554308U CN 205750553 U CN205750553 U CN 205750553U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- navigation system
- passage
- parameter
- aerial vehicle
- unmanned aerial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种高性能无人机控制及导航系统，包括导航系统，所述导航系统包括地面测控部分和机载导航部分，所述地面测控部分和机载导航部分之间通过无线连接，所述机载导航部分包括飞行控制计算机和微组合导航系统，所述微组合导航系统包括惯性导航和卫星定位系统，所述导航系统可用于手动、半自主和全自主的飞行控制，所述导航系统包括控制通道，所述控制通道包括纵向通道、航向通道、滚转通道和速度通道，所述纵向通道和航向通道均包括有内环和外环，所述纵向通道、航向通道、滚转通道和速度通道内均设有控制参数，所述控制参数包括飞段参数、巡航段参数和高速段参数。本实用新型的有益效果是，具有飞行状态监视报警功能和完善的应急保护机制，能够保证无人机的安全运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机控制导航系统领域，特别是一种高性能无人机控制及导航系统。
背景技术
现在，现代计算机、微处理器、微组合导航系统(GPS/INS)，信号处理和无线通信等相关领域内科学技术突飞猛进的发展，但是有很多的无人机由于安全保护措施不够完善，飞行控制功能不够稳，让很多的无人机遭到破坏。甚至时有事故发生。为了减少这样的事情发生，因此设计了本装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种高性能无人机控制及导航系统。
实现上述目的本实用新型的技术方案为，一种高性能无人机控制及导航系统，包括导航系统，所述导航系统包括地面测控部分和机载导航部分，所述地面测控部分和机载导航部分之间通过无线连接，所述机载导航部分包括飞行控制计算机和微组合导航系统，所述微组合导航系统包括惯性导航和卫星定位系统，所述导航系统可用于手动、半自主和全自主的飞行控制，所述导航系统包括控制通道，所述控制通道包括纵向通道、航向通道、滚转通道和速度通道，所述纵向通道和航向通道均包括有内环和外环，所述纵向通道、航向通道、滚转通道和速度通道内均设有控制参数，所述控制参数包括飞段参数、巡航段参数和高速段参数。
所述控制参数包括飞段参数、巡航段参数和高速段参数。
所述飞段参数的速度不大于15m/s。
所述巡航段参数的速度大于15m/s且不大于25m/s。
所述高速段参数的速度大于25m/s。
所述外环包括侧偏距制导和瞄准目标点制导。
所述速度通道通过三段式油门变化控制。
所述三段式油门包括俯冲油门、巡航油门和爬升油门。
所述内环和外环均采用PID控制器。
利用本实用新型的技术方案制作的一种高性能无人机控制及导航系统，一种方便控制且飞行稳定、安全的无人机飞行控制及导航系统。
附图说明
图1是本实用新型所述一种高性能无人机控制及导航系统的结构示意图；
图2是本实用新型所述一种高性能无人机控制及导航系统的机载导航部分；
图3是本实用新型所述一种高性能无人机控制及导航系统的速度通道的主视图；
图4是本实用新型所述一种高性能无人机控制及导航系统的纵向通道的主视图；
图5是本实用新型所述一种高性能无人机控制及导航系统的航向通道的主视图；
图6是本实用新型所述一种高性能无人机控制及导航系统的外环的主视图；
图7是本实用新型所述一种高性能无人机控制及导航系统的三段式油门的主视图；
图8是本实用新型所述纵向通道的流程图；
图9是本实用新型所述航向通道中的侧偏距制导的流程图；
图10是本实用新型所述航向通道中的瞄准目标点制导的流程图；
图11是本实用新型所述滚转通道的流程图；
图12是本实用新型所述速度通道的流程图；
图中，1、导航系统；2、地面测控部分；3、机载导航部分；4、飞行 控制计算机；5、惯性导航；6、卫星定位系统7、控制通道；8、纵向通道；9、航向通道；10、滚转通道；11、速度通道；12、内环；13、外环；18、侧偏距制导；19、瞄准目标点制导；20、三段式油门；21、俯冲油门；22、巡航油门；23、爬升油门。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行具体描述，如图1-12所示，一种高性能无人机控制及导航系统，包括导航系统(1)，所述导航系统(1)包括地面测控部分(2)和机载导航部分(3)，所述地面测控部分(2)和机载导航部分(3)之间通过无线连接，所述机载导航部分(3)包括飞行控制计算机(4)和微组合导航系统(1)，所述微组合导航系统(1)包括惯性导航(5)和卫星定位系统(6)，所述导航系统(1)可用于手动、半自主和全自主的飞行控制，所述导航系统(1)包括控制通道(7)，所述控制通道(7)包括纵向通道(8)、航向通道(9)、滚转通道(10)和速度通道(11)，所述纵向通道(8)和航向通道(9)均包括有内环(12)和外环(13)，所述纵向通道(8)、航向通道(9)、滚转通道(10)和速度通道(11)内均设有控制参数，所述控制参数包括飞段参数、巡航段参数和高速段参数；所述飞段参数(15)的速度不大于15m/s；所述巡航段参数(16)的速度大于15m/s且不大于25m/s；所述高速段参数(17)的速度大于25m/s；所述外环(13)包括侧偏距制导(18)和瞄准目标点制导(19)；所述速度通道(11)通过三段式油门(20)变化控制；所述三段式油门(20)包括俯冲油门(21)、巡航油门(22)和爬升油门(23)；所述内环(12)和外环(13)均采用PID控制器。
本实施方案的特点为，无人机控制及导航系统有两个的部分：地面测控部分和机载导航部分。机载导航部分向地面测控部分发送无人机的实时信息。地面测控部分通过接收无人机信号，进而确定无人机的轨迹、姿态信息及报警信息，地面操作人员根据地面测控部分显示 的信息，进而对无人机进行进一步控制。机载导航部分又分为飞行控制计算机和微组合导航系统(GPS/INS)。微组合导航系统(GPS/INS)是惯性导航(INS)和卫星定位系统(GPS)的组合，可以为飞行控制计算机提供精度很高的运动参数、姿态参数和定位数据。飞行控制计算机接收到用户指令后，根据无人机目前的姿态参数和定位数据与用户设定的目标飞行位置对比，计算出飞机合理的目标姿态并通过比例、积分、微分算法(PID调节)控制舵机输出。其适用于各种常规布局飞机，可以实现多种形式的按预定航线自主巡航功能及应急保护功能。
在本实施方案中，THX-01支持手动、半自主、全自主等3种飞行控制模式，其中半自主和全自主都属于自主模式，之后手动是通过遥控手柄直接对飞机各舵面进行遥控，与纯手动飞行一样，半自动是通过测控软件进行飞行姿态遥控、油门杆量遥控、任务遥控等，支持手柄或键盘输入。全自动是由按预定航线飞行并执行规划的航线任务。THX-01的控制通道可分为纵向、航向、滚转、速度。纵向通道的内环完成俯仰姿态角控制，在此基础上通过外环完成高度控制。为了保证飞机转弯时不掉高度，加上升降舵的前馈控制，航向的外环控制又可划分为侧偏距制导和瞄准目标点制导。侧偏距制导时优先保证无人驾驶飞机的航线跟踪精度，飞行轨迹比较平直，但机头不一定朝向目标点；瞄准目标点制导时，优先保证无人驾驶飞机的机头朝向目标点，此时的飞行轨迹一般是有较大弧度的曲线(尤其是有侧风时)。侧偏距制导和瞄准目标点制导两种方式可以通过测控软件选择，滚转控制默认是瞄准目标点制导滚转通道完成横滚姿态控制，目标横滚角始终为0。速度通道完成地速控制，通过三段式油门变化来调节地速。三段式油门包括：俯冲油门(较小)、巡航油门和爬升油门(较大)。
在本实施方案中，所述纵向通道的内环完成俯仰姿态角控制，在此基础上通过外环完成高度控制。为了保证飞机转弯时不掉高度，加上升降舵的前馈控制，所述纵向通道如图8所示。
在本实施方案中,所述航向通道的外环控制又可划分为侧偏距制 导和瞄准目标点制导。侧偏距制导时优先保证无人驾驶飞机的航线跟踪精度，飞行轨迹比较平直，但机头不一定朝向目标点；瞄准目标点制导时，优先保证无人驾驶飞机的机头朝向目标点，此时的飞行轨迹一般是有较大弧度的曲线(尤其是有侧风时)。侧偏距制导和瞄准目标点制导两种方式可以通过测控软件选择，默认是瞄准目标点制导。所述航向通道中侧偏距制导如图9所示，所述航向通道中瞄准目标点制导如图10所示。
在本实施方案中,所述滚转通道完成横滚姿态控制，目标横滚角始终为0，所述滚动通道如图11所示。
在本实施方案中，所述速度通道完成地速控制，通过三段式油门变化来调节地速。三段式油门包括：俯冲油门(较小)、巡航油门和爬升油门(较大)，所述速度通道如图12所示。
上述技术方案仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高性能无人机控制及导航系统，包括导航系统(1)，其特征在于，所述导航系统(1)包括地面测控部分(2)和机载导航部分(3)，所述地面测控部分(2)和机载导航部分(3)之间通过无线连接，所述机载导航部分(3)包括飞行控制计算机(4)和微组合导航系统(1)，所述微组合导航系统(1)包括惯性导航(5)和卫星定位系统(6)，所述导航系统(1)可用于手动、半自主和全自主的飞行控制，所述导航系统(1)包括控制通道(7)，所述控制通道(7)包括纵向通道(8)、航向通道(9)、滚转通道(10)和速度通道(11)，所述纵向通道(8)和航向通道(9)均包括有内环(12)和外环(13)，所述纵向通道(8)、航向通道(9)、滚转通道(10)和速度通道(11)内均设有控制参数，所述控制参数包括飞段参数、巡航段参数和高速段参数。
2.根据权利要求1所述的一种高性能无人机控制及导航系统，其特征在于，所述飞段参数的速度不大于15m/s。
3.根据权利要求1所述的一种高性能无人机控制及导航系统，其特征在于，所述巡航段参数的速度大于15m/s且不大于25m/s。
4.根据权利要求1所述的一种高性能无人机控制及导航系统，其特征在于，所述高速段参数的速度大于25m/s。
5.根据权利要求1所述的一种高性能无人机控制及导航系统，其特征在于，所述外环(13)包括侧偏距制导(18)和瞄准目标点制导(19)。
6.根据权利要求1所述的一种高性能无人机控制及导航系统，其特征在于，所述速度通道(11)通过三段式油门(20)变化控制。
7.根据权利要求6所述的一种高性能无人机控制及导航系统，其特征在于，所述三段式油门(20)包括俯冲油门(21)、巡航油门(22)和爬升油门(23)。
8.根据权利要求1所述的一种高性能无人机控制及导航系统，其特征在于，所述内环(12)和外环(13)均采用PID控制器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620554308.5U CN205750553U (zh) | 2016-06-07 | 2016-06-07 | 一种高性能无人机控制及导航系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620554308.5U CN205750553U (zh) | 2016-06-07 | 2016-06-07 | 一种高性能无人机控制及导航系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN205750553U true CN205750553U (zh) | 2016-11-30 |
Family
ID=57360831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201620554308.5U Active CN205750553U (zh) | 2016-06-07 | 2016-06-07 | 一种高性能无人机控制及导航系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN205750553U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117389293A (zh) * | 2023-10-31 | 2024-01-12 | 广州天海翔航空科技有限公司 | 巡检无人机飞行控制管理方法及系统 |
| CN117389320A (zh) * | 2023-12-07 | 2024-01-12 | 陕西德鑫智能科技有限公司 | 一种无人机巡航控制方法及系统 |
-
2016
- 2016-06-07 CN CN201620554308.5U patent/CN205750553U/zh active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117389293A (zh) * | 2023-10-31 | 2024-01-12 | 广州天海翔航空科技有限公司 | 巡检无人机飞行控制管理方法及系统 |
| CN117389320A (zh) * | 2023-12-07 | 2024-01-12 | 陕西德鑫智能科技有限公司 | 一种无人机巡航控制方法及系统 |
| CN117389320B (zh) * | 2023-12-07 | 2024-03-08 | 陕西德鑫智能科技有限公司 | 一种无人机巡航控制方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2681635B1 (en) | Control computer for an unmanned vehicle | |
| Danjun et al. | Autonomous landing of quadrotor based on ground effect modelling | |
| CN109917812B (zh) | 高空高速无人机着陆接地状态控制方法 | |
| JP4328660B2 (ja) | 航空機の自動離陸装置、自動着陸装置及び自動離着陸装置並びに航空機の自動離陸方法、自動着陸方法及び自動離着陸方法 | |
| EP3276440A1 (en) | Sense and avoid maneuvering | |
| US8527118B2 (en) | Automated safe flight vehicle | |
| CN102637038B (zh) | 无人飞行器和无人航空系统及无人飞行器飞行时避免碰撞方法 | |
| CN109085849A (zh) | 一种舰载无人机定点着陆的自主控制方法 | |
| US20050165516A1 (en) | Vehicle position keeping system | |
| EP2299421A2 (en) | Vehicle position keeping system | |
| CN102298389A (zh) | 无人机起飞降落阶段的地面站全权接管控制系统 | |
| CA2914291C (en) | A method of automatically controlling the descent phase of an aircraft using aircraft avionics executing a descent algorithm | |
| CN103625637B (zh) | 一种大型飞机侧向阵风缓和方法 | |
| US20180088593A1 (en) | Enhanced take-off system | |
| US20160221663A1 (en) | Flight control computer for an aircraft that includes an inertial sensor incorporated therein | |
| CN205750553U (zh) | 一种高性能无人机控制及导航系统 | |
| JP2016164060A5 (zh) | ||
| CN112596546A (zh) | 一种基于长机行为预测的僚机编队控制系统及方法 | |
| Riseborough | Automatic take-off and landing control for small UAVs | |
| WO2018032430A1 (zh) | 智能化无人机系统 | |
| CN115016514A (zh) | 仿生扑翼飞行器的起飞、巡航及降落全自主飞行控制方法 | |
| Foster | Autonomous guidance algorithms for NASA learn-to-fly technology development | |
| US20080133074A1 (en) | Autonomous rollout control of air vehicle | |
| Jantawong et al. | Automatic landing control based on GPS for fixed-wing aircraft | |
| Sedlmair et al. | Design and experimental validation of UAV control laws-3D spline-path-following and easy-handling remote control |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |