專利名稱：無人機姿態(tài)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種控制系統(tǒng)，特別是一種滿足多種陸地及海上低空 快速監(jiān)測要求的無人機姿態(tài)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著國家經(jīng)濟建設(shè)的突飛猛進，資源調(diào)查和環(huán)境監(jiān)測工作越來越重要， 任務(wù)周期越來越短，常規(guī)衛(wèi)星和航空遙感手段己難以滿足應(yīng)用所需，特別是 許多分辨率要求高、時間要求快的應(yīng)急動態(tài)監(jiān)測缺乏有效的手段。近年來， 低空遙感動態(tài)監(jiān)測及應(yīng)急監(jiān)測主要用于小范圍多次反復(fù)動態(tài)監(jiān)測及突發(fā) 性事件的應(yīng)急監(jiān)測等，以及大比例尺制圖的需求，這些監(jiān)測要求遙感獲取
系統(tǒng)具備①大面積觀測能力；②波段、分辨率和時相適宜的空間數(shù)據(jù)獲取 能力；③定量化數(shù)據(jù)的提供能力；④高精度定位能力。該目標的實現(xiàn)非單一 平臺或傳感器所能勝任。由于受衛(wèi)星回歸周期、空域使用和氣候等因素的影 響，遙感數(shù)據(jù)源的保障已成為制約其應(yīng)用的瓶頸問題。
小型無人機遙感系統(tǒng)為空間信息監(jiān)測提供了 一種數(shù)據(jù)快速獲取、處理、 應(yīng)用分析一體化的新型遙感技術(shù)手段，現(xiàn)已有一些微型或小型無人機系統(tǒng)用 于陸地小面積圖像獲取和簡單科學數(shù)據(jù)參數(shù)的觀測。但現(xiàn)有技術(shù)的這些微型 或小型無人機尚不能完成動態(tài)應(yīng)急監(jiān)測和定期監(jiān)測，主要原因是控制這類無 人機飛行的飛行控制系統(tǒng)的導(dǎo)航定位、程控/遙控導(dǎo)航等方面存在技術(shù)缺陷， 使成像質(zhì)量較低。成像質(zhì)量很大程度上取決于飛行器的性能指標和飛控技 術(shù)要求，尤其是飛行姿態(tài)控制精度，飛行姿態(tài)控制精度越高，成像質(zhì)量越 高。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種滿足多種陸地及海上低空快速監(jiān)測要求的
無人機姿態(tài)控制系統(tǒng)，采用全數(shù)字飛行控制與總線控制技術(shù)和GPS導(dǎo)航定位 技術(shù)，使無人機能滿足多種飛行模式的飛行狀態(tài)實時監(jiān)控和姿態(tài)控制。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種無人機姿態(tài)控制系統(tǒng)，包括 向飛行控制計算機提供無人機三維姿態(tài)數(shù)據(jù)的航姿傳感器、提供無人機三維 位置及時間數(shù)據(jù)的GPS差分定位系統(tǒng)和提供無人機狀態(tài)數(shù)據(jù)的狀態(tài)傳感器， 所述飛行控制計算機還與對無人機進行姿態(tài)控制的執(zhí)行機構(gòu)連接。所述狀態(tài) 傳感器包括與所述飛行控制計算機連接的三維姿態(tài)儀、溫度傳感器、空速傳 感器、高度傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器和油量傳感器。所述執(zhí)行機構(gòu)包括執(zhí) 行加熱指令的加熱裝置，執(zhí)行開傘指令的開傘機構(gòu)，執(zhí)行拋傘指令的拋傘機
構(gòu)，執(zhí)行定高指令的自動駕駛儀，以及執(zhí)行飛控指令的方向舵舵機、副翼舵 舵機、升降舵舵機和發(fā)動機舵機。
本實用新型提出了一種滿足多種陸地及海上低空快速監(jiān)測要求的無人機 姿態(tài)控制系統(tǒng)，可滿足無人機多種飛行模式的飛行狀態(tài)實時監(jiān)控和姿態(tài)控制。 無人機姿態(tài)控制系統(tǒng)不僅加載完備的小型化遙測和控制手段，如保持定高飛 行的自動駕駛儀，監(jiān)控飛機安全的溫度傳感器、空速傳感器、油量傳感器等， 還采用垂直陀螺儀測量飛機空中姿態(tài)角，對飛機進行姿態(tài)控制。無人機姿態(tài) 控制系統(tǒng)采用一體化全數(shù)字總線控制技術(shù)和GPS導(dǎo)航定位技術(shù)，電路采用一 體化全數(shù)字總線控制技術(shù)，減化了系統(tǒng)組件，同時節(jié)省了無人機載荷量并提 高了系統(tǒng)的可靠性。與傳統(tǒng)航姿系統(tǒng)比較，本實用新型具有體積小、重量輕、 功耗低和可靠性高等特點，三軸控制精度小于3° ,提高了飛行器性能指標 和飛控技術(shù)指標，并極大地提高了成像質(zhì)量。
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。


圖1為本實用新型無人機姿態(tài)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)組成圖2為本實用新型無人機姿態(tài)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。 附圖標記說明 IO—航姿傳感器； 40—飛行控制計算機 22 —GPS接收機； 33—空速傳感器； 36 —油量傳感器； 72 —開傘機構(gòu)； 75 —方向舵舵機； 78 —發(fā)動機航機。
具體實施方式
圖1為本實用新型無人機姿態(tài)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)組成圖。如圖1所示，無 人機姿態(tài)控制系統(tǒng)包括航姿傳感器10、 GPS差分定位系統(tǒng)20、狀態(tài)傳感器 30、飛行控制計算機40和執(zhí)行機構(gòu)70,其中航姿傳感器10負責提供無人 機三維姿態(tài)數(shù)據(jù)，GPS差分定位系統(tǒng)20負責實時提供無人機三維位置及時 間數(shù)據(jù)，狀態(tài)傳感器30負責實時提供無人機狀態(tài)數(shù)據(jù)，飛行控制計算機 40分別與航姿傳感器10、 GPS差分定位系統(tǒng)20、狀態(tài)傳感器30連接，接 收無人機的姿態(tài)、位置和狀態(tài)數(shù)據(jù)并控制執(zhí)行機構(gòu)70對無人機進行姿態(tài) 控制。
圖2為本實用新型無人機姿態(tài)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，航姿傳 感器為測量無人機飛行姿態(tài)角的垂直陀螺儀10，將無人機空中姿態(tài)角數(shù)據(jù) 發(fā)送給飛行控制計算機40，可采用三軸硅微機械速率陀螺和三軸加速度計 完成。GPS差分定位系統(tǒng)20包括GPS天線21和GPS接收機22，將無人機 三維位置及時間數(shù)據(jù)發(fā)送給飛行控制計算機40。狀態(tài)傳感器30包括三維
2 0 — GPS差分定位系統(tǒng); 70—執(zhí)行機構(gòu)； 31 —三維姿態(tài)儀； 34—高度傳感器； 37 —缸溫傳感器； 7 3—拋傘機構(gòu)； 76 —副翼舵舵機；
30—狀態(tài)傳感器; 21 — GPS天線； 32 —溫度傳感器; 35 —轉(zhuǎn)速傳感器; 71 —加熱裝置； 74—自動駕駛儀; 77 —升降舵舵機;姿態(tài)^f義31、溫度傳感器32、空速傳感器33、高度傳感器34、發(fā)動4幾轉(zhuǎn)速 傳感器35和油量傳感器36,將無人機的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給飛行控制計算機 40。具體地，三維姿態(tài)儀31與無人機上安裝的攻角、側(cè)滑角傳感裝置連 接，測量無人機的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)；空速傳感器33和高度傳感器34與空速 管連接，通過空速管的靜壓、總壓數(shù)值測量無人機的速度、高度數(shù)據(jù)；發(fā) 動機轉(zhuǎn)速傳感器35與發(fā)動機連接，測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)。執(zhí)行機構(gòu)70包 括執(zhí)行加熱指令的加熱裝置71、執(zhí)行開傘指令的開傘機構(gòu)72、執(zhí)行拋傘 指令的拋傘機構(gòu)73、執(zhí)行定高指令的自動駕駛儀74及執(zhí)行飛控指令的方 向舵舵機75、副翼舵舵機76、升降舵舵機77和發(fā)動機舵機78。各執(zhí)行機 構(gòu)接收飛行控制計算機40發(fā)送的指令，完成動作，實現(xiàn)對無人機的飛行 姿態(tài)控制。具體地，飛行控制計算機40通過AD-DA接收各種數(shù)據(jù)并發(fā)送 相關(guān)指令。
最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非 限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而 不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種無人機姿態(tài)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括向飛行控制計算機提供無人機三維姿態(tài)數(shù)據(jù)的航姿傳感器、提供無人機三維位置及時間數(shù)據(jù)的GPS差分定位系統(tǒng)和提供無人機狀態(tài)數(shù)據(jù)的狀態(tài)傳感器，所述飛行控制計算機還與對無人機進行姿態(tài)控制的執(zhí)行機構(gòu)連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的無人機姿態(tài)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述航姿 傳感器為測量無人機飛行姿態(tài)角的垂直陀螺儀。
3. 如權(quán)利要求1所述的無人機姿態(tài)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述GPS 差分定位系統(tǒng)包括與所述飛行控制計算機連接的GPS接收機和與所述GPS 接收機連接的GPS天線。
4. 如權(quán)利要求1所述的無人機姿態(tài)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài) 傳感器包括與所述飛行控制計算機連接的三維姿態(tài)儀、溫度傳感器、空速 傳感器、高度傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器和油量傳感器。
5. 如權(quán)利要求1所述的無人機姿態(tài)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行 機構(gòu)包括執(zhí)行加熱指令的加熱裝置，執(zhí)行開傘指令的開傘機構(gòu)，執(zhí)行拋傘 指令的拋傘機構(gòu)，執(zhí)行定高指令的自動駕駛儀，以及執(zhí)行飛控指令的方向 舵舵機、副翼舵航機、升降舵舵機和發(fā)動機舵機。
專利摘要本實用新型涉及一種無人機姿態(tài)控制系統(tǒng)，包括向飛行控制計算機提供無人機三維姿態(tài)數(shù)據(jù)的航姿傳感器、提供無人機三維位置及時間數(shù)據(jù)的GPS差分定位系統(tǒng)和提供無人機狀態(tài)數(shù)據(jù)的狀態(tài)傳感器，所述飛行控制計算機還與對無人機進行姿態(tài)控制的執(zhí)行機構(gòu)連接。本實用新型采用一體化全數(shù)字總線控制技術(shù)和GPS導(dǎo)航定位技術(shù)，電路采用一體化全數(shù)字總線控制技術(shù)，減化了系統(tǒng)組件，同時節(jié)省了無人機載荷量并提高了系統(tǒng)的可靠性。本實用新型的三軸控制精度小于3°，提高了飛行器性能指標和飛控技術(shù)指標，并極大地提高了成像質(zhì)量。
文檔編號G05D1/08GK201004180SQ200720002700
公開日2008年1月9日 申請日期2007年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月26日
發(fā)明者健 周, 旗 周, 耿 王 申請人:青島天驕無人機遙感技術(shù)有限公司