CN206930962U - 一种低成本小型化集成飞行控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及飞行控制领域，尤其涉及一种低成本小型化集成飞行控制系统，包括手动控制模块、自驾仪模块、智能控制模块以及地面基站模块。其中：自驾仪模块包括传感器系统、舵机系统和第一处理器，第一处理器与传感器系统以及舵机系统连接，用于采集传感信息以及舵机状态信息并输出控制指令至舵机系统；手动控制模块与所述第一处理器连接，通过第一处理器控制舵机系统；智能控制模块包括第二处理器，第二处理器与第一处理器以及地面基站连接，接收参数信号以及运行算法生成控制指令。本实用新型的控制系统，将简单控制与复杂运算控制分开，提高了整个控制系统的集成化程度，增强了系统的运算能力与处理速度，减少了整个系统的体积，降低了成本，提高了灵活性。

Description

一种低成本小型化集成飞行控制系统

技术领域

本实用新型涉及飞行控制领域，尤其涉及一种低成本小型化集成飞行控制系统。

背景技术

无人机是一种以无线遥控或自身程序控制为主的不载人飞机。随着科技的进步以及自主控制技术的发展，无人机以体积小、使用方便、对作战环境要求低和战场生存能力强等特点受到世界各国的青睐。

无人机的用处广泛，在军用方面，利用无人机能够进行侦察、监视、搜索以及干扰等军事活动，能够迅速适应各种战场环境；在民用方面，利用无人机能够进行航拍、资源勘探、运输、交通监控、环境监测等活动，为人们的生活改善提供了便利条件。

现有无人机的控制系统，基本上能够控制无人机的自动飞行，但是灵活性较差、可扩展性不足，没有办法实现复杂的飞行任务。同时，对于控制系统平台的搭建成本较高，具有一定的风险，整个控制系统可靠性差，集成度低。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种低成本小型化集成飞行控制系统，其特征在于，包括手动控制模块、自驾仪模块、智能控制模块以及地面基站模块。其中：自驾仪模块包括传感器系统、舵机系统和第一处理器，第一处理器与传感器系统以及舵机系统连接，用于采集传感信息以及舵机状态信息并输出控制指令至舵机系统；手动控制模块与所述第一处理器连接，通过第一处理器控制舵机系统；智能控制模块包括第二处理器，第二处理器与第一处理器以及地面基站模块连接，接收参数信号以及运行算法生成控制指令。

进一步的，智能控制模块还包括数据储存系统，数据储存系统与第二处理器连接，用于储存飞行装置的状态信息以及数据信息。

进一步的，还包括无线模块，无线模块包括第一无线模块以及第二无线模块，其中：手动控制模块通过第一无线模块与自驾仪模块建立无线连接；智能控制模块通过第二无线模块与地面基站模块建立无线连接。

进一步的，第一处理器与第二处理器通过RS232接口连接。

进一步的，传感器系统包括惯性测量单元、全球定位装置、数字罗盘、气压高度计、超声波传感器以及空速管。

进一步的，舵机系统包括方向舵、升降舵以及油门舵，其中：方向舵设置在飞行装置机翼的前方，用于调整飞行装置的航向与转向；升降舵设置在飞行装置机翼的后方，用于调整飞行装置的飞行姿态；油门舵设置在飞行装置发动机上方，用于调整飞行装置的飞行速度。

进一步的，地面基站模块包括任务模块、分析模块以及监控模块，其中：任务模块通过第二无线模块向第二处理器上传飞行任务；监控模块通过第二无线模块接收第二处理器的数据，对飞行装置的飞行状态进行实时监控；分析模块通过第二无线模块接收数据储存系统的数据信息，对飞行装置的状态进行分析。

进一步的，还包括自毁模块，自毁模块通过无线网络与地面基站模块连接，任务模块能够控制自毁模块的工作状态。

本实用新型的一种低成本小型化集成飞行控制系统，具有以下有益效果：

1、自驾仪模块的第一处理器与智能控制模块的第二处理器共同控制，将简单控制与复杂运算控制分开，提高了整个控制系统的集成化程度，增强了系统的运算能力与处理速度，减少了整个系统的体积，降低了成本，提高了灵活性。

2、控制系统分为手动控制模式和智能控制模式，两种模式的设置，方便使用者操纵，有利于飞行装置的运行。

3、地面基站模块的设置，能够上传飞行任务所需的参数，使飞行装置能够完成复杂的科研试飞任务。

4、地面基站模块上设置有监控模块，能够实时监控飞行装置的飞行状态，对飞行装置的姿态进行调整矫正。

5、数据储存系统和分析模块的设置，能够对飞行数据进行储存，飞行结束后，通过储存的数据信息，对整个飞行过程进行系统分析，能够及时得到本次飞行测试的反馈信息。

6、自毁模块的设置，能够通过地面基站模块对远处的飞行装置发布自毁指令，防止飞行装置被捕获后的信息泄露。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本实用新型低成本小型化集成飞行控制系统的模块组成图；

图2为本实用新型低成本小型化集成飞行控制系统的智能控制模块示意图；

图3为本实用新型低成本小型化集成飞行控制系统的无线模块示意图；

图4为本实用新型低成本小型化集成飞行控制系统的传感器系统组成图；

图5为本实用新型低成本小型化集成飞行控制系统的地面基站模块示意图；

图6为本实用新型低成本小型化集成飞行控制系统的整体工作示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型实施例的一种低成本小型化集成控制系统，其特征在于，包括手动控制模块、自驾仪模块、智能控制模块以及地面基站模块。其中：自驾仪模块包括传感器系统、舵机系统和第一处理器，第一处理器与传感器系统以及舵机系统连接，用于采集传感信息以及舵机状态信息并输出控制指令至舵机系统；手动控制模块与所述第一处理器连接，通过第一处理器控制舵机系统；智能控制模块包括第二处理器，第二处理器与第一处理器以及地面基站模块连接，接收参数信号以及运行算法生成控制指令。

具体的，本实用新型的低成本小型化集成控制系统分为两种控制模式：手动控制模式和自动控制模式。手动控制模式下，通过手动控制模块对飞行装置进行控制。工作时，手动控制模块发出信号，通过无线网络传递到自驾仪模块上，自驾仪模块上的第一处理器接收信号，并且对信号进行处理，直接生成控制指令，传递给舵机系统，舵机系统根据控制指令，完成相应的飞行动作。自动控制模式下，通过智能控制模块接收生成控制指令，从而对整个飞行装置进行控制。工作时，传感器系统根据外界条件产生相应的信息，第一处理器对信息进行采集，然后将信息传输给第二处理器，同时，地面基站模块会通过无线网络向智能控制模块上传飞行任务所需的参数，第二处理器将接收到的传感器信息和飞行任务参数进行处理，通过控制算法生成控制指令，并将控制指令反馈给第一处理器，第一处理器将控制指令发送给舵机系统，舵机系统根据控制指令，完成相应的飞行动作。

进一步的，如图2所示，智能控制模块还包括数据储存系统，数据储存系统与第二处理器连接，用于储存飞行装置的状态信息以及数据信息。

具体的，飞行结束后，数据储存系统能够存储飞行装置的传感器系统信息、无人机状态信息以及地面基站模块上传的任务信息。

进一步的，如图3所示，还包括无线模块，无线模块包括第一无线模块以及第二无线模块，其中：手动控制模块通过第一无线模块与自驾仪模块建立无线连接；智能控制模块通过第二无线模块与地面基站模块建立无线连接。

具体的，第一无线模块分别设置在手动控制模块和自驾仪模块上，手动控制模式下，手动控制模块通过第一无线模块将信号传输到自驾仪模块上，第一处理器通过第一无线模块接收相应的信号，并对信号进行处理，从而生成控制指令。第二无线模块分别设置在地面基站模块和智能控制模块上，地面基站模块通过第二无线模块上传任务参数到智能控制模块，第二处理器通过第二无线模块接收相关的任务参数，并且在飞行过程中，能够将飞行装置的状态信息通过第二无线模块反馈给地面基站模块。

进一步的，第一处理器与第二处理器通过RS232接口连接。

具体的，第一处理器与第二处理器通过串行通信接口连接，进行数据信息的相互传输，线路少，成本低，自驾仪模块与智能控制模块通过接口连接在一起，第一处理器与第二处理器能够同时进行数据信息的处理，提高了整个控制系统的集成化能力。

进一步的，如图4所示，传感器系统包括惯性测量单元、全球定位装置、数字罗盘、气压高度计、超声波传感器以及空速管。

具体的，惯性测量单元能够测量飞行装置的三轴角速度以及三轴加速度。全球定位装置能够对飞行装置进行精确的定位，并且显示飞行轨迹。数字罗盘能够测量偏航角以及俯仰角度，从而显示飞行姿态。气压高度计能够测量高空的气压值，检测飞行的环境。超声波传感器用来接收发射超声波，使飞行装置能够在恶劣的条件下进行平稳的飞行。空速管能够感受到气流总压和静压，保证飞行装置的飞行速度。

进一步的，舵机系统包括方向舵、升降舵以及油门舵，其中：方向舵设置在飞行装置机翼的前方，用于调整飞行装置的航向与转向；升降舵设置在飞行装置机翼的后方，用于调整飞行装置的飞行姿态；油门舵设置在飞行装置发动机上方，用于调整飞行装置的飞行速度。

具体的，方向舵能够改变飞机的航向，在控制飞行装置进行转弯的同时能够保证飞行装置的灵活性。升降舵用来控制飞行装置的俯仰姿态，根据实际情况调整飞机向上抬头或者向下低头。油门舵主要用来控制发动机的转速，加大油门量会增加飞行动力，飞行装置加速飞行，减少油门量会降低飞行动力，飞行装置减速飞行。

进一步的，如图5所示，地面基站模块包括任务模块、分析模块以及监控模块，其中：任务模块通过第二无线模块向第二处理器上传飞行任务；监控模块通过第二无线模块接收第二处理器的数据，对飞行装置的飞行状态进行实时监控；分析模块通过第二无线模块接收数据储存系统的数据信息，对飞行装置的状态进行分析。

具体的，飞行前，任务模块根据飞行要求，产生任务命令，并且上传给智能控制模块，第二处理器通过第二无线模块接收任务命令，并且根据控制算法对任务命令进行计算，最终生成飞行装置的控制指令。飞行过程中，第二处理器模块能够将飞行装置的飞行状态和姿态通过第二无线模块发送给监控模块，监控模块根据信息对飞行装置进行实时监控。飞行结束后，数据储存系统将储存的数据信息通过第二无线模块发送给分析模块，分析模块根据收到的信息对整个飞行过程进行数据分析，得到飞行任务所需的各种参数数据。

进一步的，如图6所示，还包括自毁模块，自毁模块通过无线网络与地面基站模块连接，任务模块能够控制自毁模块的工作状态。

具体的，飞行装置上设置有自毁模块，自毁模块与地面基站模块直接通过无线网络连接，当面临紧急危险情况时，可以通过任务模块直接发动自毁命令，此时自毁模块能够将整个控制系统毁灭，避免数据信息的泄露。

以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。

Claims (8)

1.一种低成本小型化集成飞行控制系统，其特征在于，包括手动控制模块、自驾仪模块、智能控制模块以及地面基站模块，其中：

所述自驾仪模块包括传感器系统、舵机系统和第一处理器，所述第一处理器与所述传感器系统以及所述舵机系统连接，用于采集传感信息以及舵机状态信息并输出控制指令至所述舵机系统；

所述手动控制模块与所述第一处理器连接，通过所述第一处理器控制所述舵机系统；

所述智能控制模块包括第二处理器，所述第二处理器与所述第一处理器以及所述地面基站模块连接，接收参数信号以及运行算法生成控制指令。

2.根据权利要求1所述的低成本小型化集成飞行控制系统，其特征在于，所述智能控制模块还包括数据储存系统，所述数据储存系统与所述第二处理器连接，用于储存飞行装置的状态信息以及数据信息。

3.根据权利要求1所述的低成本小型化集成飞行控制系统，其特征在于，还包括无线模块，所述无线模块包括第一无线模块以及第二无线模块，其中：

所述手动控制模块通过所述第一无线模块与所述自驾仪模块建立无线连接；

所述智能控制模块通过所述第二无线模块与所述地面基站模块建立无线连接。

4.根据权利要求1所述的低成本小型化集成飞行控制系统，其特征在于，所述第一处理器与所述第二处理器通过RS232接口连接。

5.根据权利要求1所述的低成本小型化集成飞行控制系统，其特征在于，所述传感器系统包括惯性测量单元、全球定位装置、数字罗盘、气压高度计、超声波传感器以及空速管。

6.根据权利要求1所述的低成本小型化集成飞行控制系统，其特征在于，所述舵机系统包括方向舵、升降舵以及油门舵，其中：

所述方向舵设置在飞行装置机翼的前方，用于调整飞行装置的航向与转向；

所述升降舵设置在飞行装置机翼的后方，用于调整飞行装置的飞行姿态；

所述油门舵设置在飞行装置发动机上方，用于调整飞行装置的飞行速度。

7.根据权利要求3所述的低成本小型化集成飞行控制系统，其特征在于，所述地面基站模块包括任务模块、分析模块以及监控模块，其中：

所述任务模块通过所述第二无线模块向所述第二处理器上传飞行任务；

所述监控模块通过所述第二无线模块接收所述第二处理器的数据，对飞行装置的飞行状态进行实时监控；

所述分析模块通过所述第二无线模块接收所述数据储存系统的数据信息，对飞行装置的状态进行分析。

8.根据权利要求7所述的低成本小型化集成飞行控制系统，其特征在于，还包括自毁模块，所述自毁模块通过无线网络与所述地面基站模块连接，所述任务模块能够控制所述自毁模块的工作状态。