[发明专利]基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制方法

权利要求书

1.一种基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统，包括有由无人直升机机体(11)、机载舵机组(12)和无线电接收机(13)构成的模型直升机(1)，其特征在于，所述的模型直升机(1)分别连接机载控制平台(2)和地面站监控平台(3)，其中，所述的机载控制平台(2)包括有机载下位机(21)和分别通过RS232接口与所述的机载下位机(21)相连的姿态测量模块(22)、经纬度测量模块(23)和机载上位机(25)，以及通过SPI接口与所述的机载下位机(21)相连的气压传感器(24)，所述的地面站监控平台(3)设置有与所述的无线电接收机(13)无线连接的遥控器(31)和与所述的机载上位机(25)相连的地面站PC(32)。

2.根据权利要求1所述的基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统，其特征在于，所述的机载下位机(21)包括有：现场可编程门阵列模块(211)，分别与所述的现场可编程门阵列模块(211)相连的数字信号处理模块(212)、RS232协议电平转换模块(213)、现场可编程门阵列程序存储模块(215)、多路三态缓冲模块(218)，其中，所述的现场可编程门阵列模块(211)通过SPI接口连接所述的气压传感器(24)，所述的RS232协议电平转换模块(213)通过RS232接口分别连接姿态测量模块(22)、经纬度测量模块(23)和机载上位机(25)，所述的多路三态缓冲模块(218)通过PWM输出通道连接机载舵机组(12)和通过PWM输入通道连接无线电接收机(13)。

3.一种用于权利要求1所述的基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统的控制方法，其特征在于，包括有机载下位机、机载上位机和地面站PC三部分的控制方法，其中，所述的机载下位机控制方法包括有用于FPGA的信息采集、命令字接收、舵机驱动和飞行数据上传的控制方法，以及用于DSP的姿态、经纬度和高度的控制方法；所述机载上位机控制方法包括有转发飞行数据和命令字，实现飞行数据的存储；所述的地面站PC控制方法包括飞行数据的接收和显示，以及向机载平台发布飞行命令。

4.根据权利要求3所述的基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统的控制方法，其特征在于，所述的机载下位机控制方法中的信息采集是指：FPGA通过串口采集IMU和GPS测量的姿态和经纬度，通过SPI接口采集气压传感器测量的大气压和温度，然后发起中断通知DSP读取采集信息；所述的机载下位机控制方法中的命令字接收是指：FPGA通过串口接收并处理机载上位机转发的命令字；所述的机载下位机控制方法中的舵机驱动是指：FPGA根据飞行模式产生驱动舵机组的PWM信号；所述的机载下位机控制方法中的飞行数据上传是指：FPGA通过串口将飞行数据上传给机载上位机。

5.根据权利要求4所述的基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统的控制方法，其特征在于，所述的通过SPI接口采集气压传感器测量的大气压和温度，包括如下步骤：

1)复位：FPGA向设置在无人直升机上的气压传感器发送复位命令，延时3ms后进入下一步骤；

2)校正参数读取：FPGA向气压传感器发送校正参数读取命令，然后FPGA读取气压传感器中的校正参数，并存入内部寄存器供DSP读取；

3)主循环：FPGA先向气压传感器发送大气压转换命令，延时9ms后读取气压传感器中的大气压，并存入内部寄存器，再向气压传感器发送温度转换命令，延时9ms后读取气压传感器中的温度，并存入内部寄存器，然后，将FPGA大气压中断标志位置1，FPGA发起大气压中断通知DSP读取大气压测量值和温度测量值；

4)FPGA延时1s的采样周期后返回步骤3)。

6.根据权利要求3或4所述的基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统的控制方法，其特征在于，所述的命令字接收包括接收飞行模式切换命令字、姿态给定命令字和位置给定命令字，具体包括如下步骤：

1)接收命令字第一个字节；

2)判断所接收字节的高4位是否都为0，若是，说明正在接收的命令字为飞行模式切换命令字，将所接收字节的低4位赋给飞行模式寄存器，上传飞行模式返回步骤1)；若不是，说明正在接收的命令字为姿态给定命令字或位置给定命令字，进入下一步骤；

3)接收命令字后四个字节；

4)根据命令字类型将姿态给定值或者位置给定值存入FPGA内特定的寄存器供DSP读取，然后返回步骤1)。