[发明专利]固定翼自动导航飞行控制系统及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞行控制系统，具体是一种固定翼自动导航飞行控制系统及其使用方法。

背景技术

固定翼自动导航飞行控制系统在近几年的国际军事领域中扮演着重要的角色。该系统工作稳定，造价成本相对低，非常容易实现起飞和降落，并且在执行任务的过程中，收集地面信息大，能够实现远距离通信，也能够携带较多的侦查设备，对敌对环境侦查详细等优点；而且随着无人机应用范围越来越广泛，它所完成的任务也越来越复杂，对该系统的机动性要求也越来越高，这就要求固定翼自动导航飞行控制系统的控制核心向高集成度和小型化方向发展。因此固定翼自动导航飞行控制系统具有非常大的应用市场。

在国际上，以美国为首的西方国家充分认识到该自动导航飞行控制系统在战争中发挥了巨大作用，竞相把高科技技术应用到自动导航飞行控制系统的研制与发展上。装备了自动飞行控制器的无人机虽然不是战场上空执行空中任务的主力，但也成为不可缺少的重要组成部分。装备了自动导航飞行控制系统的固定翼飞机，通过上位机控制软件设定好导航路线和飞行参数，实现无人的驾驶飞行，可以执行高危险的侦查任务，所以深受各国在军事应用方面的青睐。在民用方面，装备有自动导航飞行控制器的固定翼飞机可以实现地理测绘测量，航拍，自然灾情监测等多方面应用，可以节约人力和成本，因此也具有广泛的市场应用。

固定翼自动导航飞行控制器在国内外呈现蓬勃发展的趋势，我国也不例外，自动飞行控制器的研究主要有三类：一、采用工控机作为处理核心，存在的不足之处有：整个模块体积较大、多层模块之间的结构不够紧凑；二、以单片机和DSP为核心的设计设计方案，缺点是：设计工艺复杂，开发周期长，工作量大，不容易实现系统集成；三、采用ARM技术应用到自动飞行控制器中，在ARM芯片中嵌入操作系统，在操作系统的平台上，实现多任务的协同工作，真正实现高集成度、高速数据处理和运算自动飞行控制器的任务。可以分为数据处理和设备控制相分离结构，使得算法上更加精简，同时在自动航线飞行上更加的精确。

发明内容

本发明的目的是提供一种固定翼自动导航飞行控制系统及其使用方法，该系统可以在复杂环境条件下，能够准确的完成预先设定的飞行任务，还可以通过遥控转接控制装置，延长飞机的控制距离和范围，保证了飞行的高可靠性和高稳定性。

实现本发明目的的技术方案是：

一种固定翼自动导航飞行控制系统，主要由飞行器上的自动导航飞行控制仪和地面站的遥测数据监控软件组成，自动导航飞行控制仪由中央处理器和分别与中央处理器连接的三轴陀螺仪、三轴加速度传感器、三轴磁场传感器、GPS模块、气压传感器、通信接口组成；无线收发装置与中央处理器通过通信接口互相通信；地面站遥测数据监控软件由信号转接板和分别与信号转接板连接的数据无线传输收发装置、遥控器接收机装置、USB转接串口通信装置组成；地面站遥测数据监控软件通过USB转接串口通信装置与信号转接板连接；自动导航飞行控制仪与地面站遥测数据监控软件通过无线数据传输电台连通。

所述中央处理器有自己的通信协议，将自行定制的无线传输协议通过无线收发装置与地面站遥测数据监控软件进行相互通信，保证了通信过程中信号传输的安全性和完整性。

所述的信号转接板由遥控转接收发模块与数据无线传输端口、地面计算机通信接口、遥控器接收机信号端口连接组成，信号转接板有两种功能：一种是将遥控器接收机信号转换成定制的传输协议；另一种是信号转换板将地面站遥测数据监控软件中用户自行设定的自动导航信息传送到自动导航飞行控制仪，信号转接板将自动导航飞行控制仪所发送回来的位置信息和姿态信息送回地面计算机，并在计算机上显示。

所述的自行定制的无线传输协议包含有：姿态测量数据、飞行控制参数、GPS位置数据、三轴磁场数据及磁航向角。

本自动导航飞行控制系统的控制信号，不仅可以通过遥控器直接控制，还可以通过遥控转接装置把遥控信号转换成特制的传输协议，利用无线数据收发电台与导航飞行控制系统进行通信，延长了传输距离、保证了信号收发的可靠性。

本发明固定翼自动导航飞行控制系统的工作过程是：

1、地面上：

（1）打开电脑，运行地面站软件；

（2）接通转接板电源，转接板指示灯正常慢速闪烁，在GCS软件，选择正确的通讯端口连接，波特率19200；

（3）开RC遥控器；

（4）接通飞控电源；