CN209387883U - 飞控与导航一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种飞控与导航一体机，其包括导航板、MEMS惯性测量单元、卫星定位接收机、RTK导航系统以及主板，导航板与MEMS惯性测量单元连接，MEMS惯性测量单元测量并采集惯性导航数据且将惯性导航数据发送至导航板；导航板与卫星定位接收机连接，RTK导航系统设置在卫星定位接收机上，RTK导航系统接收卫星定位接收机的卫星信号，并将卫星定位接收机的卫星信号发送至导航板；主板与导航板连接，主板接收导航板的数据，并与大气参数组合通过控制律解算出舵机出舵量。本实用新型能结算出无人机高精度的定位数据，实现厘米级定位精度，达到对无人机精准定位和飞行导航控制。

Description

飞控与导航一体机

技术领域

本实用新型涉及航天航空技术领域，尤其是涉及飞控与导航一体机。

背景技术

无人机具有无需空中驾驶员、机动性强、成本相对低、易于操作等优点，在军事领域的区域侦查监视、目标锁定跟踪和通讯中继等，警用领域中的反恐侦查监视、安保和交通监控等，民用领域中的石油管路巡线、电力巡线、农林植保和渔业等业务中拥有广泛的应用市场和良好的应用前景，使得无人机的发展十分迅猛。

现有技术中，无人机的飞行控制系统大多由地面遥控装置、机载控制装置和机载驱动装置这三部分组成。地面操作手需要实时观察无人机的飞行状态，并根据飞行状态对遥控装置进行控制，遥控装置将接收到的控制信息与机载控制装置进行交互，机载控制装置对接收到指令信息进行分析计算，然后依据处理后的指令信息对所述机载驱动系统进行控制，最后，通过机载驱动系统实现对无人机的控制。

原实用新型专利(专利号为CN201520362798.4)至少存在以下技术问题：

飞控与导航一体机中含有的卫星定位接收机，对无人机的定位误差较大，影响对无人机的飞行控制。

本申请对上述技术问题进行了改进。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种飞控与导航一体机，以解决现有技术中存在的含有卫星定位接收机的飞控与导航一体机定位误差较大的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种飞控与导航一体机，包括导航板、MEMS惯性测量单元、卫星定位接收机、RTK导航系统以及主板，其中：所述导航板与所述MEMS惯性测量单元连接，所述MEMS惯性测量单元测量并采集惯性导航数据且将所述惯性导航数据发送至所述导航板；

所述导航板与所述卫星定位接收机连接，所述RTK导航系统设置在所述卫星定位接收机上，所述RTK导航系统接收所述卫星定位接收机的卫星信号，并将所述卫星定位接收机的卫星信号发送至所述导航板；所述主板与所述导航板连接，所述主板接收所述导航板的数据，并与大气参数组合通过控制律解算出舵机出舵量。

优选地，还包括壳体和母板，所述主板、所述导航板、所述MEMS惯性测量单元以及所述卫星定位接收机均安装于所述壳体的内部，所述卫星定位接收机安装于所述导航板一侧，所述卫星定位接收机安装于所述导航板的另一侧，所述主板与所述导航板电连接。

优选地，所述壳体的外表面还安装有圆形电连接器，所述圆形电连接器的一端与所述母板电连接，另一端与外部设备电连接。

优选地，所述卫星定位接收机设置为GPS/BD/GLONASS接收机。

优选地，所述RTK导航系统包括RTK基准站和机载RTK设备，所述导航板(101)接收所述机载RTK设备发送的定位数据，所述机载RTK设备设置在所述GPS/BD/GLONASS接收机(103)上，所述RTK基准站接收GPS/BD/GLONASS卫星信号，对所述GPS/BD/GLONASS卫星信号进行解算，得出GPS/BD/GLONASS载波相位数据，并通过遥控链路将所述GPS/BD/GLONASS卫星数据发送至所述机载RTK设备；

所述机载RTK设备接收所述RTK基准站发送的GPS/BD/GLONASS卫星载波相位数据，并将GPS/BD/GLONASS卫星载波相位数据发送至所述导航板进行解算处理，得出无人机的位置和速度数据，实现厘米级定位精度。

优选地，还包括大气压力传感器，所述大气压力传感器与所述导航板连接，所述大气压力传感器接收全、静压力，并将其转换为电信号，所述电信号被发送至所述导航板。

优选地，所述导航板解算所述电信号，所述电信号转变为真空速、指示空速以及大气高度；所述MEMS惯性测量单元测量并采集惯性导航数据，所述惯性导航数据包括角速率数据、加速度数据和地磁数据。

优选地，所述导航板(101)内部设置CPU，所述CPU对所述惯性导航数据和所述卫星定位接收机的卫星数据进行组合导航解算。

优选地，还包括电气接口，所述电气接口与所述导航板连接。

优选地，所述电气接口包括离散接口、数字接口、模拟接口以及通信接口。

本实用新型实施例提供的一种飞控与导航一体机，同现有技术相比，具有以下技术效果：

该种飞控与导航一体机，包括导航板、MEMS惯性测量单元、卫星定位接收机、RTK导航系统以及主板，RTK导航系统对卫星定位信号进行解算，得出卫星定位数据，并将卫星定位数据发送至导航板；主板与导航板连接，主板接收导航板的数据，并与大气参数组合通过控制律解算出舵机出舵量。RTK导航系统根据卫星定位数据和卫星载波相位数据进行解算处理，得出无人机的位置和速度数据，从而达到对无人机精准定位的目的。

附图说明

为了更清楚地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地介绍，显而易见地，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他的附图。

图1是本实用新型一种实施例的飞控与导航一体机的电路流程图；

图2是本实用新型一种实施例的飞控与导航一体机的俯视图。

图中：

101、导航板；102、MEMS惯性测量单元；103、GPS/BD/GLONASS接收机；104、主板；105、大气压力传感器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，图1是本实用新型一种实施例的飞控与导航一体机的电路流程图，其中图1中所示的主控芯片包括了主板104和导航板101，其属于飞行控制模块，导航板101与主板104电连接，且导航板101能够将接收的信号传递给主板104，主板104在将信号传递到舵回路，从而实现控制无人机的飞行状态，即副翼/方向/升降舵机，具体无人机的结构参见名称为“飞控与导航一体机”，申请号为“CN201520362798.4”的实用新型专利。

而本实用新型主要是对飞控与导航一体机的导航与控制系统进行改进，该种飞控与导航一体机包括导航板101、MEMS惯性测量单元102、GPS/BD/GLONASS接收机103以及RTK导航系统，导航板101与MEMS惯性测量单元102连接，MEMS惯性测量单元102测量并采集惯性导航数据且将惯性导航数据发送至导航板101；

导航板101与GPS/BD/GLONASS接收机103连接，RTK导航系统包括RTK基准站和机载RTK设备，导航板101接收机载RTK设备发送的定位数据，机载RTK设备设置在GPS/BD/GLONASS接收机103上，RTK基准站接收GPS/BD/GLONASS卫星信号，对GPS/BD/GLONASS卫星信号进行解算，得出GPS/BD/GLONASS载波相位数据，并通过遥控链路将GPS/BD/GLONASS载波相位数据通过遥控链路发送给记载RTK设备；

机载RTK设备接收RTK基准站发送的GPS/BD/GLONASS卫星载波相位数据，并将GPS/BD/GLONASS卫星载波相位数据发送至导航板101进行解算处理，得出无人机的位置和速度数据，实现厘米级定位精度。

该种飞控与导航一体机，还包括了电源板：用于将28V直流电转换为系统所需要的稳定的各个直流电压；主板：用于数据结算；舵回路板：用于舵机的控制；以及母板：用于各板之间的连接及对外引线。

采用机载RTK设备对GPS/BD/GLONASS卫星数据和GPS/BD/GLONASS卫星载波相位数据进行解算处理，得出无人机的位置和速度数据，从而达到对无人机精准定位的目的。在无人机结构的基础上，本实用新型将传统的惯性导航系统、大气数据计算机、飞行控制计算机进行一体化设计，具有定位精度高、集成度高、体积小、重量轻以及成本低等优点。

其中实时动态载波相位差分(RTK，real time kinematic)定位技术，是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的，将基准站采集的载波相位发送给用户台进行求差解算坐标，它能实时提供观测点的三维坐标，并达到厘米级的高精度。

作为本实施例的一种优选方案，还包括大气压力传感器105，大气压力传感器105与导航板101连接，大气压力传感器105接收全、静压力，并将其转换为电信号，电信号经过调理后，被发送至导航板101。

作为本实施例的一种优选方案，导航板101解算电信号，电信号转变为真空速、指示空速以及大气高度。

作为本实施例的一种优选方案，还包括主板104，主板104与导航板101连接，主板104接收导航板101的数据，并与大气参数组合通过控制律解算出舵机出舵量。

作为本实施例的一种优选方案，还包括电气接口，电气接口与导航板101连接。

作为本实施例的一种优选方案，电气接口包括离散接口、数字接口、模拟接口以及通信接口。

作为本实施例的一种优选方案，MEMS惯性测量单元102测量并采集惯性导航数据，惯性导航数据包括角速率数据、加速度数据和地磁数据。

作为本实施例的一种优选方案，导航板101内部设置CPU，CPU对惯性导航数据和GPS/BD/GLONASS卫星数据进行组合导航解算。

另外，该种飞控与导航一体机还包括加热片，用于飞控与导航一体机设备加热，加热启动及停止温度可由程序设置，目的在于防止使用高度高导致外界温度低于元器件的使用温度导致某些功能故障或失效。

该种飞控与导航一体机，还包括壳体和母板，主板104、导航板101、MEMS惯性测量单元102以及GPS/BD/GLONASS接收机103均安装于壳体的内部，GPS/BD/GLONASS接收机103安装于导航板101一侧，GPS/BD/GLONASS接收机103安装于导航板101的另一侧，主板104与导航板101电连接。

作为本实施例的一种优选方案，壳体的外表面还安装有圆形电连接器，圆形电连接器的一端与母板电连接，另一端与外部设备电连接。

工作原理：MEMS惯性测量单元102测量并采集载体原始的惯性导航数据，包括角速率数据、加速度数据和地磁数据，并将惯性导航数据传递给导航板101；

RTK基准站接收GPS/BD/GLONASS卫星信号，对GPS/BD/GLONASS卫星信号进行解算，得出GPS/BD/GLONASS卫星数据，并将GPS/BD/GLONASS卫星数据发送至机载RTK设备；机载RTK设备根据GPS/BD/GLONASS卫星数据和GPS/BD/GLONASS卫星载波相位数据进行解算处理，得出无人机的位置和速度数据，并将无人机的位置和速度数据发送至导航板101；

大气压力传感器105接收从空速管传递的动、静压力，并将其转换为电信号，将电信号传递给导航板101；

导航板101对接收到的MEMS惯性测量单元102的惯性导航数据、GPS/BD/GLONASS接收机103的位置和速度数据进行组合导航解算进而得到组合导航数据；同时，导航板101对接收到的大气压力传感器105的电信号进行解算，进而得到真空速、指示空速、大气高度等大气参数；导航板101将组合导航数据和大气参数传递给主板104；

主板104利用接收到的组合导航数据和大气参数通过控制律解算出舵机出舵量，来进行飞行控制，进而实现无人机全过程的自动飞行。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种飞控与导航一体机，其特征在于，包括导航板、MEMS惯性测量单元、卫星定位接收机、RTK导航系统以及主板，其中：

所述导航板与所述MEMS惯性测量单元连接，所述MEMS惯性测量单元测量并采集惯性导航数据且将所述惯性导航数据发送至所述导航板；

所述导航板与所述卫星定位接收机连接，所述RTK导航系统设置在所述卫星定位接收机上，所述RTK导航系统接收所述卫星定位接收机的卫星信号，并将所述卫星定位接收机的卫星信号发送至所述导航板；

所述主板与所述导航板连接，所述主板接收所述导航板的数据，并与大气参数组合通过控制律解算出舵机出舵量。

2.根据权利要求1所述的一种飞控与导航一体机，其特征在于，还包括壳体和母板，所述主板、所述导航板、所述MEMS惯性测量单元以及所述卫星定位接收机均安装于所述壳体的内部，所述卫星定位接收机安装于所述导航板一侧，所述卫星定位接收机安装于所述导航板的另一侧，所述主板与所述导航板电连接。

3.根据权利要求2所述的一种飞控与导航一体机，其特征在于，所述壳体的外表面还安装有圆形电连接器，所述圆形电连接器的一端与所述母板电连接，另一端与外部设备电连接。

4.根据权利要求1所述的一种飞控与导航一体机，其特征在于，所述卫星定位接收机设置为GPS/BD/GLONASS接收机。

5.根据权利要求4所述的一种飞控与导航一体机，其特征在于，所述RTK导航系统包括RTK基准站和机载RTK设备，所述导航板(101)接收所述机载RTK设备发送的定位数据，所述机载RTK设备设置在所述GPS/BD/GLONASS接收机(103)上，所述RTK基准站接收GPS/BD/GLONASS卫星信号，对所述GPS/BD/GLONASS卫星信号进行解算，得出GPS/BD/GLONASS载波相位数据，并通过遥控链路将所述GPS/BD/GLONASS卫星数据发送至所述机载RTK设备；

所述机载RTK设备接收所述RTK基准站发送的GPS/BD/GLONASS卫星载波相位数据，并将GPS/BD/GLONASS卫星载波相位数据发送至所述导航板进行解算处理，得出无人机的位置和速度数据，实现厘米级定位精度。

6.根据权利要求1所述的一种飞控与导航一体机，其特征在于，还包括大气压力传感器，所述大气压力传感器与所述导航板连接，所述大气压力传感器接收全、静压力，并将其转换为电信号，所述电信号被发送至所述导航板。

7.根据权利要求6所述的一种飞控与导航一体机，其特征在于，所述导航板解算所述电信号，所述电信号转变为真空速、指示空速以及大气高度；

所述MEMS惯性测量单元测量并采集惯性导航数据，所述惯性导航数据包括角速率数据、加速度数据和地磁数据。

8.根据权利要求1所述的一种飞控与导航一体机，其特征在于，所述导航板(101)内部设置CPU，所述CPU对所述惯性导航数据和所述卫星定位接收机的卫星数据进行组合导航解算。

9.根据权利要求1所述的一种飞控与导航一体机，其特征在于，还包括电气接口，所述电气接口与所述导航板连接。

10.根据权利要求9所述的一种飞控与导航一体机，其特征在于，所述电气接口包括离散接口、数字接口、模拟接口以及通信接口。