[发明专利]无人机自动驾驶仪

说明书

技术领域

 本发明涉及一种自动驾驶仪，尤其涉及一种无人机自动驾驶仪，特别适用于小型无人机。

背景技术

无人机作为自动化导航技术应用的一个高端产品，代表了自动化导航技术及其应用的发展前沿。

自动驾驶仪是无人机的“大脑”，无人机的几乎所有动作都要依靠它来控制完成，因此，自动驾驶仪无疑是无人机的组成核心，更是无人机控制技术的研究核心。要进行无人机自动驾驶仪的设计研究，必须设计一个飞行系统硬件板，在此基础上进行调试开发，最终安装在无人机上。

目前，能在小型无人机上成功运行的自动驾驶仪种类较少，主要存在数据处理速度和控制响应速度慢的问题，而且飞行不稳定。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种无人机自动驾驶仪，解决了现有技术中无人机自动驾驶仪数据处理速度和控制响应速度慢的问题，而且飞行稳定。

本发明的技术方案如下：

包括驾驶仪硬件板，硬件板上设有电源接口及外部转接线；硬件板上设置双CPU、姿态传感器组及伺服机构，CPU包括第一微处理器和第二微处理器,第一微处理器设有飞行控制模块，第二微处理器设有计算飞行器姿态信息的姿态解算模块；姿态传感器组的测量信号经传感器外围电路处理后，经A/D转换器转换为数字信号后输入到第二微处理器,第二微处理器对飞机姿态参数进行解算之后，通过内部SPI接口将数据传送给第一微处理器，第一微处理器将控制指令送往伺服机构。

所述的第一微处理器与第二微处理器通过驾驶仪内部数据总线连接，第一微处理器与第二微处理器外部均设置JTAG调试接口。

所述的第一微处理器为ATMEL公司的AVR单片机，ATmega128单片机内置128KB Flash程序存储器的在线可编程8位微控制器。

所述的第一微处理器连接有GPS模块和3轴电子罗盘。

所述的第二微处理器为周立功ARM7系列的LPC2138单片机。

所述的姿态传感器组包括三轴陀螺及加速度计、空速传感器、压力传感器。

所述的伺服机构包括升降舵机、油门舵机、副翼舵机、方向舵机。

    本发明的优点效果如下：

1、双CPU分工协作，具备超强的处理能力，并集成3轴MEMS加速度计、速率陀螺、高灵敏度GPS、数字气压高度计、空速传感器、上下行通讯接口、伺服机构等组成，采用16位AD进行传感器采集，数据精度高；支持襟翼、V尾、飞翼、襟副翼混合；可内置3轴电子罗盘，支持3轴云台控制。

2、本飞控系统主要完成的功能有：与伺服机构构成闭环回路，保证飞机沿着规定航迹飞行，根据地面站控制指令的变化，保证飞机稳定飞行，接受地面数据，同时向地面站发送遥测信息，实时采集飞行试验数据，并存储。

3、本发明自动驾驶仪提高了自动驾驶仪的数据处理速度和控制响应速度，采用内置传感器进行姿态测量有利于多传感器数据的融合和优化，并可测得飞行器的全姿态信息。

附图说明

图1为本发明原理示意框图。

图2为本发明硬件板结构正面示意框图。

图3为本发明自动驾驶仪与飞机组成的闭环系统示意框图。

具体实施方式

    以下参照附图，结合具体实施例，详细描述本发明。

实施例

如图2所示，包括驾驶仪硬件板，硬件板上设有电源接口、外部转接线、双CPU、姿态传感器组及伺服机构，CPU包括第一微处理器和第二微处理器,第一微处理器设有飞行控制模块，第二微处理器设有计算飞行器姿态信息的姿态解算模块；姿态传感器组的测量信号经传感器外围电路处理后，经A/D转换器转换为数字信号后输入到第二微处理器,第二微处理器对飞机姿态参数进行解算之后，通过内部SPI接口将数据传送给第一微处理器，第一微处理器将控制指令送往伺服机构，采用16位AD进行传感器采集。

所述的第一微处理器与第二微处理器通过驾驶仪内部数据总线连接，第一微处理器与第二微处理器外部均设置JTAG调试接口；第一微处理器为ATMEL公司的AVR单片机，ATmega128单片机内置128KB Flash程序存储器的在线可编程8位微控制器，所述的第一微处理器连接有GPS模块和3轴电子罗盘；第二微处理器为周立功ARM7系列的LPC2138单片机， 所述的第二微处理器连接有A/D数模转换器及缓存器。

所述的姿态传感器组包括三轴陀螺及加速度计、空速传感器、压力传感器。