[发明专利]基于双核架构的无人机自主起降飞行控制系统

说明书

技术领域

本发明主要涉及到无人机的控制领域，特指一种基于双核架构的无人机自主起降飞行控制系统。

背景技术

随着航空技术的发展，无人机在军事和民用领域的应用日益广泛。从各国无人机事故统计情况来看，大部分事故都是发生在无人机的起降过程中。而无人机的起降过程,精确引导和相对定位信息是关键，由于不同类型的传感器都有自身的优缺点和适用范围，综合多种传感器的信息，能够为多种条件下稳定起降提供保障。因此，支持自主起降的设计重点在于为多种传感器提供丰富接口，并且具有较强的外设扩展能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种效率高、稳定性好、可靠性强、集成度高的基于双核架构的无人机自主起降飞行控制系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于双核架构的无人机自主起降飞行控制系统，包括：

导航数据采集和融合模块，用于采集传感器数据，通过融合得到飞机的状态数据，并将结果送入飞行控制模块，作为制定飞行控制算法和策略的依据；

飞行控制模块，用于通过飞机的导航和状态数据，对飞机的姿态和速度进行控制，实现对水平位置和高度的控制；

舵机控制模块，用来监控人工遥控信号和指令、输出控制指令控制舵机、采集执行机构实际位置信息；

通信协议控制模块，用于采用多电台和多通道，实现飞机与地面站之间、飞机与地基视觉导航系统之间的通信；

系统状态监控模块，用于对飞行状态和机载设备进行状态监控；

数据记录模块，用于实现飞机状态信号和传感器数据的记录。

作为本发明的进一步改进：所述传感器数据包括加速度计、陀螺仪、磁罗盘、空速计、GPS、机载/地基视觉引导系统、无线电高度表、超宽带雷达数据。

作为本发明的进一步改进：所述飞机的状态数据包括飞机的姿态、速度、位置、加速度、相对位置信息。

作为本发明的进一步改进：所述飞行状态和机载设备状态包括系统电源电压、设备温度、系统总功耗和每个设备的工作状态。

作为本发明的进一步改进：所述数据记录模块中的数据记录采用FAT16文件方式实现，通过TF卡接口、读卡器直接连接PC计算机，将数据读回到计算机分析和处理。

作为本发明的进一步改进：所有功能模块均通过双ARM Cortex M4+DSP架构实现，每个CPU的任务又进行了模块划分，与六个功能模块对应。

作为本发明的进一步改进：在所述舵机控制模块中对遥控器信号采集为采集8路遥控信号和S-Bus信号，得到两路独立的遥控接收机信号；输出的舵机控制信号综合自驾控制算法的输出和遥控器的输出，采用CAN综合和串口模拟的S-Bus信号两路输出到舵机控制器。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的基于双核架构的无人机自主起降飞行控制系统具有效率高、稳定性好、可靠性强以及集成度高等优点。本发明针对无人机的自主起降过程，采用双ARM Cortex M4+DSP架构，综合多传感器融合策略，利用舵机控制回路冗余设计的方法，为其提供了一种多核数据并行处理、多传感器数据融合、丰富的、可扩展的外设接口设计，最终实现了一套飞行控制系统。

附图说明

图1是本发明的拓扑结构示意图。

图2是本发明在具体应用实例中飞行控制模块的结构框架示意图。

图3是本发明在具体应用实例中导航数据采集和融合模块的框架结构示意图。

图4是本发明在具体应用实例中舵机控制模块的框架结构示意图。

图5是本发明在具体应用实例中进行自主起降试验时的降落轨迹示意图。

图6是本发明在具体应用实例中进行自主起降试验时的降落轨迹曲线示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的基于双核架构的无人机自主起降飞行控制系统，包括：

导航数据采集和融合模块，用于采集传感器数据，通过融合得到飞机的状态数据，并将结果送入飞行控制模块，作为制定飞行控制算法和策略的依据。在具体应用时，所述传感器数据包括加速度计、陀螺仪、磁罗盘、空速计、GPS、机载/地基视觉引导系统、无线电高度表、超宽带雷达等原始传感器数据。所述飞机的状态数据包括飞机的姿态、速度、位置、加速度、相对位置信息。