專利名稱：一種天眼自駕儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無人飛行器控制領(lǐng)域，特別是涉及一種天眼自駕儀。
背景技術(shù)：
目前，無人機(jī)直升機(jī)的自動導(dǎo)航控制有兩種實(shí)現(xiàn)途徑，一是采用IMU(InertiaMeasurement Unit,慣性測量單兀)，或者 INS (Inertia Navigation System,慣性導(dǎo)航系統(tǒng))，以及圖像處理技術(shù)；另一種是采用統(tǒng)GPS (Global Positioning System,全球衛(wèi)星定位系)和INS來進(jìn)行局部位置識別。INS與GPS是常用的導(dǎo)航系統(tǒng)，但是兩種方式都各有優(yōu)缺點(diǎn)INS產(chǎn)生飛行器在載 體坐標(biāo)系的角速度和加速度，提供短期的高精度數(shù)據(jù)，但是量測含有噪聲。在計(jì)算位置時，需要對含有噪聲的數(shù)據(jù)作積分運(yùn)算。如果不加以校正，其系統(tǒng)誤差，尤其是偏移誤差，會無限變大，但又不要求外部量測信號來校正。GPS以有限的誤差，描述飛行器在地心坐標(biāo)中所處的位置，其不足時輸出速率慢，以及由于氣候，位置等原因造成的間歇性信號丟失。所以GPS自身難以保證用作導(dǎo)航的信息提供質(zhì)量。因此，目前的無人直升機(jī)控制方法，不能長時間實(shí)時有效的進(jìn)行高精度的姿態(tài)處理和導(dǎo)航，不能保證飛行器的飛行穩(wěn)定性和可靠性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提出一種天眼自駕儀，可以長時間、實(shí)時有效的、高精度地對無人飛機(jī)進(jìn)行姿態(tài)處理和導(dǎo)航，保證飛行器的飛行穩(wěn)定性和可靠性。為達(dá)到上述目的，采用的技術(shù)方案是一種天眼自駕儀，包括慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、高度計(jì)、磁航向計(jì)、中央處理器、空中無線收發(fā)器、地面無線收發(fā)器以及地面計(jì)算機(jī)；其中，所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、所述定位系統(tǒng)、所述高度計(jì)、所述磁航向計(jì)以及所述空中無線收發(fā)器分別連接所述中央處理器；所述地面無線收發(fā)器連接所述地面計(jì)算機(jī)；所述地面無線收發(fā)器與所述空中無線收發(fā)器相互之間傳遞無線信號。本實(shí)用新型將慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和定位系統(tǒng)結(jié)合起來取長補(bǔ)短；由工作人員在地面計(jì)算機(jī)確定好無人飛行器的飛行路線，生成無線信號，通過地面無線收發(fā)器發(fā)送給安裝在無人飛行器上的空中無線收發(fā)器；中央處理器根據(jù)地面無線信號和安裝在無人飛行器上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、高度計(jì)以及磁航向計(jì)獲取的相關(guān)信息進(jìn)行處理，得到姿態(tài)控制參數(shù)、航速控制參數(shù)以及位置控制參數(shù)；通過姿態(tài)控制參數(shù)、航速控制參數(shù)以及位置控制參數(shù)來控制無人飛行器按照預(yù)先確定飛行線路進(jìn)行飛行；本實(shí)用新型不受高度、地表紋理的限制，可以長時間、實(shí)時有效的、高精度地對無人飛機(jī)進(jìn)行姿態(tài)處理和導(dǎo)航，保證飛行器的飛行穩(wěn)定性和可靠性。
圖I為本實(shí)用新型的一個結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的另一個結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的另一個結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行說明。本實(shí)用新型提出一種天眼自駕儀，其中一個實(shí)施方式請參考圖1，包括慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、高度計(jì)、磁航向計(jì)、中央處理器、空中無線收發(fā)器、地面無線收發(fā)器以及地面計(jì)算機(jī)； 其中，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、高度計(jì)、磁航向計(jì)以及空中無線收發(fā)器分別連接中央處理器；地面無線收發(fā)器連接地面計(jì)算機(jī)；地面無線收發(fā)器與空中無線收發(fā)器相互之間傳遞無線信號。實(shí)施時，將慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、高度計(jì)、磁航向計(jì)、中央處理器、以及空中無線收發(fā)器安裝在無人飛行器上；通過空中無線收發(fā)器與地面計(jì)算機(jī)通訊。具體的，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)包括三軸角速度計(jì)和三軸加速度計(jì)；其實(shí)施方式可參考圖2 ;其中，三軸角速度計(jì)和三軸加速度計(jì)分別連接中央處理器。定位系統(tǒng)可以為GPS(Global Positioning System,全球定位系統(tǒng))或者 A_GPS(Assisted Global PositioningSystem,輔助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))。為了提高本實(shí)用新型的靈活性和可操作性，可對圖I和圖2實(shí)用新型進(jìn)行改進(jìn)在無人飛行器上裝設(shè)遙控信號接收器，用于接收地面工作人員使用遙控器發(fā)出的遙控信號；具體實(shí)施方式
可參考圖3，其中，所述遙控信號接收器與所述中央處理器連接。當(dāng)需要使用遙控器控制無人飛行器的時候，可由地面計(jì)算機(jī)給無人飛行器發(fā)送指令，或者由撥動遙控器按鈕發(fā)送指令，使得無人飛行器受遙控器的控制。本實(shí)用新型的工作原理是中央計(jì)算處理器對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)測得的三維加速度數(shù)據(jù)、三軸角速度數(shù)據(jù)、以及磁航向計(jì)測得的航向數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，并進(jìn)行飛行姿態(tài)計(jì)算和處理。產(chǎn)生姿態(tài)數(shù)據(jù)Dl ；進(jìn)行姿態(tài)控制處理A2 ;計(jì)算出姿態(tài)控制參數(shù)Cl ；中央處理器對三維加速度數(shù)據(jù)Ml、姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性加速度計(jì)算A3后，產(chǎn)生線性加速度數(shù)據(jù)D2 ；中央處理器對線性加速度數(shù)據(jù)D2進(jìn)行積分運(yùn)算，并應(yīng)用從GPS接收器測得的速度數(shù)據(jù)M4，進(jìn)行校正A4，產(chǎn)生航速數(shù)據(jù)D3 ;進(jìn)行航速控制處理A5 ;計(jì)算出航速控制參數(shù)C2 ；中央處理器引用GPS接收器測得的經(jīng)緯度、高度數(shù)據(jù)M5、引用高度計(jì)的飛行高度數(shù)據(jù)M6，以及航速數(shù)據(jù)D3，進(jìn)行飛行位置計(jì)算和校正A6 ;經(jīng)過位置控制處理A7，計(jì)算出位置控制參數(shù)C3 ；中央處理器引用姿態(tài)控制參數(shù)Cl、航速控制參數(shù)C2、位置控制參數(shù)C3，進(jìn)行舵機(jī)控制計(jì)算AS，產(chǎn)生舵機(jī)控制輸出C4，交由舵機(jī)控制模塊，控制舵機(jī)工作。[0030]本實(shí)用新型將慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和定位系統(tǒng)結(jié)合起來取長補(bǔ)短；由工作人員在地面計(jì)算機(jī)確定好無人飛行器的飛行路線，生成無線信號，通過地面無線收發(fā)器發(fā)送給安裝在無人飛行器上的空中無線收發(fā)器；中央處理器根據(jù)地面無線信號和安裝在無人飛行器上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、高度計(jì)以及磁航向計(jì)獲取的相關(guān)信息進(jìn)行處理，得到姿態(tài)控制參數(shù)、航速控制參數(shù)以及位置控制參數(shù)；通過姿態(tài)控制參數(shù)、航速控制參數(shù)以及位置控制參數(shù)來控制無人飛行器按照預(yù)先確定飛行線路進(jìn)行飛行；本實(shí)用新型不受高度、地表紋理的限制，可以長時間、實(shí)時有效的、高精度地對無人飛機(jī)進(jìn)行姿態(tài)處理和導(dǎo)航，保證飛行器的飛行穩(wěn)定性和可靠性。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干 形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.ー種天眼自駕儀，其特征在于，包括慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、高度計(jì)、磁航向計(jì)、中央處理器、空中無線收發(fā)器、地面無線收發(fā)器以及地面計(jì)算機(jī)； 其中，所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、所述定位系統(tǒng)、所述高度計(jì)、所述磁航向計(jì)以及所述空中無線收發(fā)器分別連接所述中央處理器； 所述地面無線收發(fā)器連接所述地面計(jì)算機(jī)； 所述地面無線收發(fā)器與所述空中無線收發(fā)器相互之間傳遞無線信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的天眼自駕儀，其特征在于，所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)包括三軸角速度計(jì)和三軸加速度計(jì)；其中，所述三軸角速度計(jì)和所述三軸加速度計(jì)分別連接所述中央處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的天眼自駕儀，其特征在于，所述天眼自駕儀還包括遙控信號接收器以及遙控器；其中，所述遙控信號接收器與所述中央處理器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的天眼自駕儀，其特征在于，所述定位系統(tǒng)為GPS或者 A-GPS。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種天眼自駕儀，包括慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、高度計(jì)、磁航向計(jì)、中央處理器、空中無線收發(fā)器、地面無線收發(fā)器以及地面計(jì)算機(jī)；其中，所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、所述定位系統(tǒng)、所述高度計(jì)、所述磁航向計(jì)以及所述空中無線收發(fā)器分別連接所述中央處理器；所述地面無線收發(fā)器連接所述地面計(jì)算機(jī)；所述地面無線收發(fā)器與所述空中無線收發(fā)器相互之間傳遞無線信號。使用本實(shí)用新型可以長時間、實(shí)時有效的、高精度地對無人飛機(jī)進(jìn)行姿態(tài)處理和導(dǎo)航，保證飛行器的飛行穩(wěn)定性和可靠性。
文檔編號G05D1/08GK202758241SQ201220457010
公開日2013年2月27日 申請日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者董軍, 李三, 王浩東, 羅大慶, 趙偉, 邱子針, 李言武, 謝佳亮, 汪建偉 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司天生橋局, 廣州嘉崎智能科技有限公司, 廣東中科一見智能科技有限公司