[发明专利]一种六旋翼无人直升机跟踪飞行控制系统及方法

权利要求书

1.一种六旋翼无人直升机跟踪飞行控制系统，其特征在于，包含机载部分和地面站控制部分，其中，所述机载部分包含六旋翼飞行平台和飞行控制器，所述地面站控制部分包含具有无线传输功能的测控终端；

所述六旋翼飞行平台包含六组飞行机构、机架和无刷云台，所述六组飞行机构对称地位于机架的六个端点，所述无刷云台固定所述机架的正下方；

所述飞行机构包含电机、电调和螺旋桨，所述电机用于带动螺旋桨旋转，所述电调用于调整电机的转速；

所述飞行控制器包含飞行控制模块、传感器模块、视觉导航模块、无线传输模块、电源模块和遥控接收机；

所述飞行控制模块包含主控制单元和协处理单元；

所述传感器模块包含六轴姿态传感器、电子罗盘、超声波高度计、雷达传感器；

所述视觉导航模块包含摄像头和图像处理单元，所述摄像头设置在无刷云台上；

所述主控制单元分别与六组飞行机构、六轴姿态传感器、超声波高度计、协处理单元、图像处理单元电气相连，所述图像处理单元分别与雷达传感器、摄像头电气相连；所述协处理单元与无线数传模块电气相连；

所述测控终端与所述无线数传模块通过无线进行数据通讯。

2.根据权利要求1所述的六旋翼无人直升机跟踪飞行控制系统，其特征在于，所述电源模块包含三块电池，分别为六旋翼无人直升机的六组飞行机构、飞行控制模块和视觉导航模块提供电源。

3.根据权利要求1所述的六旋翼无人直升机跟踪飞行控制系统，其特征在于，所述主控制单元采用ATMEGA2560单片机，所述协处理单元采用ATMEGA32U2单片机。

4.根据权利要求1所述的六旋翼无人直升机跟踪飞行控制系统，其特征在于，所述六轴姿态传感器采用MPU-6000六轴姿态传感器，所述超声波传感器采用LV-MaxSonar-EZ1声波传感器，所述雷达传感器采用UTM-30LX信号激光扫描测距仪。

5.基于权利要求1所述的六旋翼无人直升机跟踪飞行控制系统的控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1)，控制六旋翼无人直升机同时执行前飞和上升两个动作，并实时反馈上升过程中六旋翼无人直升机的姿态数据、相对速度数据和高度数据；

步骤2)，将反馈的高度数据与预设的高度阈值作比较，当反馈的高度数据等于预设的高度阈值时，停止上升；

步骤3)，检测是否存在追踪目标；

步骤4)，如果没有检测到追踪目标，根据实时反馈的姿态数据、相对速度数据和高度数据控制六旋翼无人直升机保持悬停状态；

步骤5)，如果检测到追踪目标，采用摄像头捕捉跟踪目标，对跟踪目标的捕捉图像进行解算，得出六旋翼无人直升机和跟踪目标的相对位置信息，即位置误差数据，根据以下控制律计算出控制量，分配给六组执行机构，以此控制六旋翼无人直升机飞行：

Δδ=kpΔe+ki∫Δe+kdΔe′+kp′u,|Δe|≤50cmΔδ=kpΔe+kdΔe′+kp′u,|Δe|>50cm]]>

其中，Δδ为飞行机构的控制量，Δe为位置误差数据，Δe'为位置误差数据变化率，k_p为位置误差数据的系数，k_i为位置误差数据积分的系数，k_d为位置误差数据变化率的系数，p为比例控制参数，i为积分控制参数，d为微分控制参数，u为速率数据，k'_p为速率数据的系数。