CN210377165U - 一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统，包括飞行控制器，所述飞行控制器与控制端无线连接，所述飞行控制器的定位信号端连接GPS定位装置，所述飞行控制器的执行信号端连接执行机构，所述执行机构的信号端连接飞行模式，所述飞行模式设置有传感器，所述传感器反馈信号传输到飞行控制器的反馈信号端。本实用新型实现了无人机遥控与自主飞行的转换控制方式且能垂直起降的效果。

Description

一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，具体为一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统。

背景技术

近年来，随着无人机的应用范围越来越广，各个国家对无人机技术的发展越来越重视，同时也对无人机技术提出了更高的要求。但从目前发展现状来看，大致可分为直升类型无人机，多旋翼类型无人机和固定翼类型无人机，需要较高速的小型无人机。目前，无人机飞行控制系统一般为使用地面遥控系统，遥控无人机的起降和飞行过程，且固定翼类型无人机的飞行控制系统，遥控无人机起飞和降落时需要借助长距离的跑道加速进行起飞和降落，缺点表现的越来越明显，因此，需要提出一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统十分必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统，实现了无人机遥控与自主飞行的转换控制方式，进一步提高了无人机的安全性。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现提供：一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统，包括飞行控制器，所述飞行控制器与控制端无线连接，所述飞行控制器的定位信号端连接GPS定位装置，所述飞行控制器的执行信号端连接执行机构，所述执行机构的信号端连接飞行模式，所述飞行模式设置有传感器，所述传感器反馈信号传输到飞行控制器的反馈信号端。

进一步地：所述飞行控制器包括中央处理单元CPU，所述中央处理单元 CPU的UATR连接GPS定位装置，所述中央处理单元CPU的PWM端连接执行机构，所述中央处理单元CPU的，所述中央处理单元CPU的AD转换端连接传感器，所述中央处理单元CPU内置数据存储器，所述中央处理单元CPU连接有无线发射端，所述无线发射端连接天线。

进一步地：所述执行机构包括驱动电机，螺旋桨，所述驱动电机通过飞行控制器驱动螺旋桨，所述执行机构内设有控制参数，所述控制参数包括起飞段参数、巡航段参数和高速段参数。

进一步地：所述起飞段参数的速度不大于13m/s，所述巡航段参数的速度大于16m/s且不大于24m/s，所述高速段参数的速度大于24m/s。

进一步地：所述飞行模式包括鸭翼模式、四旋翼模式、一键起飞模式、一键降落模式、四旋翼倾转鸭翼模式以及鸭翼倾转四旋翼模式。

进一步地：所述传感器包括红外姿态传感器、高度传感器以及速度传感器，所述红外姿态传感器分别感应鸭翼模式、四旋翼模式、一键起飞模式、一键降落模式、四旋翼倾转鸭翼模式以及鸭翼倾转四旋翼模式的变化状态并反馈到飞行控制器内，所述高度传感器分别感应鸭翼模式、四旋翼模式、一键起飞模式、一键降落模式、四旋翼倾转鸭翼模式以及鸭翼倾转四旋翼模式的高度状态并反馈到飞行控制器内，所述速度传感器分别感应鸭翼模式、四旋翼模式、一键起飞模式、一键降落模式、四旋翼倾转鸭翼模式以及鸭翼倾转四旋翼模式的速度状态并反馈到飞行控制器内。

进一步地：所述飞行控制器供电端连接电源，所述电源与驱动电机、红外姿态传感器、高度传感器以及速度传感器电气连接。

本实用新型的有益效果：

以现有技术对比，一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统：

1.飞行控制器与控制端无线连接，中央处理单元CPU采用ARM处理器，红外姿态传感器、高度传感器以及速度传感器分别采集鸭翼模式、四旋翼模式、一键起飞模式、一键降落模式、四旋翼倾转鸭翼模式以及鸭翼倾转四旋翼模式的信息后经过ARM处理器处理，输出PWM信号分别控制驱动电机和螺旋桨，实现了无人机遥控与自主飞行的转换控制方式。

2.飞行控制器与控制端无线连接，通过控制端无线遥控无人机，实现无人机遥控的方式。

3.本实用新型控制无人机鸭翼模式、四旋翼模式、一键起飞模式、一键降落模式、四旋翼倾转鸭翼模式以及鸭翼倾转四旋翼模式飞行可实现垂直起降的效果。

附图说明

图1为本实用新型一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统的控制原理图；

图2.为本实用新型一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统的控制无人机外部结构示意图；

图3.为本实用新型一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统的控制无人机鸭翼模式示意图；

图4.为本实用新型一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统的无人机四旋翼模式示意图；

图5.为本实用新型一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统的无人机一键起飞模式示意图；

图6.为本实用新型一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统的无人机一键降落模式示意图；

图7.为本实用新型一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统的无人机四旋翼倾转鸭翼模式示意图；

图8.为本实用新型一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统的无人机鸭翼倾转四旋翼模式示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，鸭翼安装在无人机机头部，鸭翼包括左鸭翼和右鸭翼，无人机机身设有左翼和右翼，左翼侧边安装左垂翼，右翼侧边安装右垂翼，四旋翼包括左垂翼上端螺旋桨、左垂翼下端螺旋桨、右垂翼上端螺旋桨、右垂翼下端螺旋桨。

如图1-图2所示，一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统，包括飞行控制器，所述飞行控制器与控制端无线连接，所述飞行控制器的定位信号端连接GPS定位装置，所述飞行控制器的执行信号端连接执行机构，所述执行机构的信号端连接飞行模式，所述飞行模式设置有传感器，所述传感器反馈信号传输到飞行控制器的反馈信号端。所述飞行控制器包括中央处理单元 CPU，所述中央处理单元CPU的UATR连接GPS定位装置，所述中央处理单元 CPU的PWM端连接执行机构，所述中央处理单元CPU的，所述中央处理单元 CPU的AD转换端连接传感器，所述中央处理单元CPU内置数据存储器，所述中央处理单元CPU连接有无线发射端，所述无线发射端连接天线。飞行控制器与控制端无线连接，中央处理单元CPU采用ARM LPC2148处理器，红外姿态传感器、高度传感器以及速度传感器分别采集鸭翼模式、四旋翼模式、一键起飞模式、一键降落模式、四旋翼倾转鸭翼模式以及鸭翼倾转四旋翼模式的信息后经过ARM处理器处理，输出PWM信号分别控制驱动电机和螺旋桨，实现了无人机遥控与自主飞行的转换控制方式，所述飞行控制器供电端连接电源，电源与驱动电机、红外姿态传感器、高度传感器以及速度传感器电气连接。

所述执行机构包括驱动电机，螺旋桨，所述驱动电机通过飞行控制器驱动螺旋桨，所述执行机构内设有控制参数，所述控制参数包括起飞段参数、巡航段参数和高速段参数，所述起飞段参数的速度不大于13m/s，所述巡航段参数的速度大于16m/s且不大于24m/s，所述高速段参数的速度大于24m/s。

所述红外姿态传感器可检测无人机水平姿态，红外姿态传感器安装在无人机左鸭翼、右鸭翼、左翼以及右翼上，当无人机在空中水平平稳飞行时，水平传感器的四个探头检测到的辐射量的数值一致时，从而因温差而产生的电压差为零，此时无人机的飞行状态不需要调整；当无人机左鸭翼和左翼下偏，右鸭翼和右翼上偏，左右两个方向的红外探头检测到的辐射量有差别，从而产生一定的温差，进而产生一定的电压差，此电信号通过放大器放大后送入飞行控制器进行处理，然后发出相应的指令使无人机的状态调节正常，从而实现无人机自主飞行调节的状态。

所述高度传感器通过测量大气压值，根据气压与高度的关系来计算无人机的飞行高度信息，把无人机的高度信息反馈到飞行控制器进行处理，然后发出相应的指令使无人机的调节适应的高度飞行。所述速度传感器安装在无人机头部以及左鸭翼和右前缘迎着飞机飞行的方向，来测量相对空气的飞行速度，把检测到的信息反馈到飞行控制器进行处理，然后发出相应的指令使无人机的调节适应的速度飞行，从而实现无人机自主飞行调节的状态。

无人机鸭翼模式，驱动电机带动螺旋桨提供动力时，红外姿态传感器、高度传感器以及速度传感器感应到无人机各个部位的状态信息反馈到飞行控制器，飞行控制器控制左翼和右翼控制滚转平衡，左鸭翼和右鸭翼控制无人机垂直升降。

无人机四旋翼模式，驱动电机带动左垂翼上端螺旋桨旋转摆动无人机机身、左垂翼下端螺旋桨旋转摆动无人机机身、右垂翼上端螺旋桨旋转摆动无人机机身、右垂翼下端螺旋桨旋转摆动无人机机身，左翼和右翼保持不动，红外姿态传感器、高度传感器以及速度传感器感应到无人机各个部位的状态信息反馈到飞行控制器。

无人机一键起飞模式，驱动电机带动左垂翼上端螺旋桨旋带动无人机机身起飞、左垂翼下端螺旋桨旋带动无人机机身起飞、右垂翼上端螺旋桨旋带动无人机机身起飞、右垂翼下端螺旋桨旋带动无人机机身起飞，左鸭翼和右鸭翼与四旋翼配合倾转无人机机身，向上达到起飞高度，红外姿态传感器、高度传感器以及速度传感器感应到无人机各个部位的状态信息反馈到飞行控制器，飞行控制器与控制端无线连接，通过控制端无线遥控无人机，启用左鸭翼和右鸭翼平稳飞行。

无人机一键降落模式，左鸭翼和右鸭翼平稳飞行，左鸭翼和右鸭翼与四旋翼配合倾转无人机机身，向下达到一定高度，通过红外姿态传感器、高度传感器以及速度传感器感应到无人机各个部位的状态信息反馈到飞行控制器，飞行控制器与控制端无线连接，通过控制端无线遥控无人机，控制左垂翼上端螺旋桨旋、左垂翼下端螺旋桨旋、右垂翼上端螺旋桨旋、右垂翼下端螺旋桨旋使无人机降落，无人机落地熄火。

无人机四旋翼倾转鸭翼模式，通过飞行控制器控制左垂翼上端螺旋桨旋、右垂翼上端螺旋桨旋的驱动电机与左垂翼下端螺旋桨旋和右垂翼下端螺旋桨的驱动电机产生差动，左翼面和右翼面配合倾转无人机机身向下，无人机机身倾转到水平后，驱动电机停止差动，控制左鸭翼和右鸭翼使无人机平稳飞行。

无人机鸭翼倾转四旋翼模式，通过飞行控制器控制左垂翼上端螺旋桨旋、右垂翼上端螺旋桨旋的驱动电机与左垂翼下端螺旋桨旋和右垂翼下端螺旋桨的驱动电机产生差动，左翼面和右翼面配合倾转无人机机身向下，无人机机身倾转到垂直后，驱动电机停止差动，控制四旋翼使无人机平稳飞行。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统，其特征在于：包括飞行控制器，所述飞行控制器与控制端无线连接，所述飞行控制器的定位信号端连接GPS定位装置，所述飞行控制器的执行信号端连接执行机构，所述执行机构的信号端连接飞行模式，所述飞行模式设置有传感器，所述传感器反馈信号传输到飞行控制器的反馈信号端。

2.根据权利要求1所述一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统，其特征在于：所述飞行控制器包括中央处理单元CPU，所述中央处理单元CPU的UATR连接GPS定位装置，所述中央处理单元CPU的PWM端连接执行机构，所述中央处理单元CPU的，所述中央处理单元CPU的AD转换端连接传感器，所述中央处理单元CPU内置数据存储器，所述中央处理单元CPU连接有无线发射端，所述无线发射端连接天线。

3.根据权利要求1所述一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统，其特征在于：所述执行机构包括驱动电机，螺旋桨，所述驱动电机通过飞行控制器驱动螺旋桨，所述执行机构内设有控制参数，所述控制参数包括起飞段参数、巡航段参数和高速段参数。

4.根据权利要求3所述一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统，其特征在于：所述起飞段参数的速度不大于13m/s，所述巡航段参数的速度大于16m/s且不大于24m/s，所述高速段参数的速度大于24m/s。

5.根据权利要求1所述一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统，其特征在于：所述飞行模式包括鸭翼模式、四旋翼模式、一键起飞模式、一键降落模式、四旋翼倾转鸭翼模式以及鸭翼倾转四旋翼模式。

6.根据权利要求1所述一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统，其特征在于：所述传感器包括红外姿态传感器、高度传感器以及速度传感器，所述红外姿态传感器分别感应鸭翼模式、四旋翼模式、一键起飞模式、一键降落模式、四旋翼倾转鸭翼模式以及鸭翼倾转四旋翼模式的变化状态并反馈到飞行控制器内，所述高度传感器分别感应鸭翼模式、四旋翼模式、一键起飞模式、一键降落模式、四旋翼倾转鸭翼模式以及鸭翼倾转四旋翼模式的高度状态并反馈到飞行控制器内，所述速度传感器分别感应鸭翼模式、四旋翼模式、一键起飞模式、一键降落模式、四旋翼倾转鸭翼模式以及鸭翼倾转四旋翼模式的速度状态并反馈到飞行控制器内。

7.根据权利要求1所述一种垂直起降鸭式布局无人机飞行控制系统，其特征在于：所述飞行控制器供电端连接电源，所述电源与驱动电机、红外姿态传感器、高度传感器以及速度传感器电气连接。

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