[发明专利]微型无人旋翼飞行器的飞行状态控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及航空领域，更具体地说，涉及一种微型无人旋翼飞行器的飞行状态控制方法及装置。

背景技术

微型无人旋翼飞行器(直升机)一直以来是被人们关注研发的课题，与固定翼飞行器比较，其存在其固有的优势，例如起飞降落简单、前进速度可以调节得很慢、高度控制较准确等等。但是，无人直升机的飞行设计比起固定翼无人机的设计要复杂的多，需要考虑的事项也较多，例如：抗横风能力误差，机身严重抖动误差，航行漂移误差等，定点悬停误差等。往往这些误差存在时，如果在开始发生误差时能够提供一个较为准确的数据(即误差值)，再依据该数据去克服修补这些误差，就能使飞机回复到稳定状态。但是，在现有技术中，由于控制单元简单，离散性大，精度不高，通常不能提供较为准确的数据。同时，微型无人旋翼飞行器的型号众多，其主控平台也较多，容易造成开发的工作差异较大，带来飞控数据的不准确。由于数据的不准确，直接导致该无人直升机的操作人员难于操作，其操作稍偏差较大时，由于数据不准确，偏离预知的方向远，就可能造成坠机。大大限制了无人机的研发与推广，远远不能满足微型无人旋翼飞行器在军用、工业及民用领域的需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不能得到准确的误差数据、难于操控的缺陷，提供一种可以得到较为准确的误差数据、容易操作的微型无人旋翼飞行器的飞行状态控制方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种微型无人旋翼飞行器的飞行状态控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

A)取得当前实际飞行状态数据；

B)数据处理单元比较所述当前实际飞行状态数据与当前标准飞行状态数据，得到飞行状态误差信号；

C)输出所述飞行状态误差信号到主控平台；

D)返回步骤A)。

在本发明所述的微型无人旋翼飞行器的飞行状态控制方法中，所述实际飞行状态数据包括单独取得的实际航向数据、实际横向角数据和实际俯仰角数据。

在本发明所述的微型无人旋翼飞行器的飞行状态控制方法中，所述步骤A)进一步包括：

A1)取得并行的所述实际横向角数据并输送到数据处理单元；

A2)取得并行的所述实际俯仰角数据并输送到数据处理单元；

A3)取得串行的所述实际航向数据并输送到数据处理单元，所述实际航向数据包括三个角度值。

在本发明所述的微型无人旋翼飞行器的飞行状态控制方法中，所述步骤B)进一步包括：

B1)所述实际俯仰角数据通过卡尔曼滤波算法得到俯仰角误差信号；

B2)所述实际横向角数据通过卡尔曼滤波算法得到横向角误差信号；

B3)所述实际航向数据通过卡尔曼滤波算法得到航向误差信号；

B4)形成误差信号并输送到主控平台。

在本发明所述的微型无人旋翼飞行器的飞行状态控制方法中，所述步骤D)还进一步包括如下步骤：

D1)更新所述主控平台标准飞行状态数据；

D2)返回步骤A)。

本发明还涉及一种微型无人旋翼飞行器的飞行状态控制装置，包括：

数据处理单元：用于接收标准飞行状态数据以及实际飞行状态数据，并将所述标准飞行状态数据和实际状态飞行数据进行运算，形成并输出误差信号；

实际状态数据取得单元：用于取得该飞行器的实际飞行状态数据，并将所述数据传送到所述控制及数据处理单元；

主控平台：用于接收所述控制及处理单元输出的误差信号，并依据所述误差信号控制该飞行器的相关部件动作。

在本发明所述的微型无人旋翼飞行器的飞行状态控制装置中，所述实际飞行状态取得单元包括航向取得模块、横向角度取得模块和俯仰角取得模块，所述航向取得模块、横向角度取得模块和俯仰角取得模块分别与所述数据处理单元通过不同的输入端连接。

在本发明所述的微型无人旋翼飞行器的飞行状态控制装置中，所述数据处理单元包括微控制器，所述横向角度取得模块和俯仰角取得模块分别将其检测到的状态形成航磁、角速度和加速度数据且并行传送到所述微控制器的不同输入端；所述航向取得模块将其取得的数据通过所述微控制器的I²C接口串行传送到所述微控制器。

在本发明所述的微型无人旋翼飞行器的飞行状态控制装置中，所述数据处理单元包括三个卡尔曼滤波算法模块以及轮询控制模块，所述轮询控制模块分别控制所述卡尔曼滤波算法模块的输出与所述误差信号输出连接，所述三个卡尔曼滤波算法模块的输入分别与所述横向角度取得模块输入端、俯仰角取得模块的输入端以及I²C接口连接。