[发明专利]微型六轴飞行器及其构成的机群控制系统和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器控制技术领域，具体的说是一种微型六轴飞行 器及其构成的机群控制系统和控制方法。

背景技术

微型六轴飞行器是无人飞行器，具备可垂直升降、空中自由悬停 等优点，在现代军事和民用方便都具有广阔的应用前景。军事上应用 于地面战场侦察和监视、排爆、情报获取、近距离空中支持等方面； 民用上可以用于航拍、自然灾害之后的搜救、高压线、水坝的检查等。 因此开展微型飞行器的研究具有十分重大的意义。

但是由于微型六轴飞行器主体尺寸小、自重偏大，飞行速度低， 其飞行雷诺数较低，同时，微型六轴飞行器也是一个具有空间6个自 由度而只有4个输入的欠驱动系统，具有多变量、非线性和强耦合等 特性。因此，微型六轴飞行器可携带的设备与有效载荷都受到了极大 的限制，其有效载荷能力小，难以有效完成复杂任务，使微型飞行器 的发展受到极大的限制。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种微型六轴飞行器及其构成 的机群控制系统和控制方法，采用多个微型飞行器通过无线传感 网，构建一个微型飞行器机群，使其编队飞行，团队友好协作， 从而提高系统的综合效能和任务执行时的冗余性能，增大有效负 荷量。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种微型六轴飞行器，包括安装主体，在所述安装主体上按照圆 周均匀分布有六个旋臂，在靠近每个旋臂的端部处分别设置有一个电 机，在每一个所述电机的转轴上设置有旋翼，在所述安装主体的下方 设置有停机架，所述安装主体为一电路安装腔，该电路安装腔内部的 控制电路中设置有微控制器，所述微控制器分别控制每一个旋臂上的 电机转动，在所述微控制器上还连接有陀螺仪传感器、加速度传感器、 磁力计传感器、温度传感器、状态显示模块、姿态显示模块、电源以 及通信模块。

通过上述设计，微型六轴飞行器的微控制器控制六个电机按照预 设的参数转动，并结合陀螺仪传感器、加速度传感器、磁力计传感器、 温度传感器检测的各种参数以及油门、航向、滚转、俯仰等参数，来 实现不同的飞行状态，并通过状态显示模块显示出来，其中飞行状态 包括垂直上升、垂直下降、向左移动、向右移动、向前移动、向后移 动、侧向飞行、空中悬停、紧急停机等；状态显示模块包括无线通讯 显示、启动状态显示、紧急停机报警、充电指示、运行状态、电量情 况、电源指示等。

进一步描述，为了使微控制器能精准控制微型六轴飞行器，且能 及时读取各个传感器的数据、进行数据快速处理、控制6个电机、把 相关数据通过通信模块传给其他微型六轴飞行器以及在微型六轴飞 行器上实时显示飞行器的飞行姿态，微控制器采用LPC2148单片机； 为了使陀螺仪传感所占空间小、功耗低、定位准、精度高，所述陀螺 仪传感器采用FXAS21002三轴数字角速度陀螺仪；为了降低整个飞 行器的重量，使电路更加简洁，所述加速度传感器和磁力计传感器采 用一块高集成芯片，所述加速度传感器和磁力计传感器采用 FXOS8700CQ集成模块；为了提高测量的精度，所述温度传感器采 用型号为DS18B20的数字温度传感器；所述通信模块包括ZigBee无 线通信模块。

再进一步描述，为了实现地面控制微型六轴飞行器，所述微控制 器上还连接有WiFi无线通信模块以及GPS定位模块。

优选地，所述WiFi无线通信模块采用RN1723，所述GPS定位 模块采用BU-1315。

再进一步描述，为了拍摄微型六轴飞行器所处的环境，以便用 户实时控制微型六轴飞行器，在所述安装主体上设置有摄像头模块， 为了保存微型六轴飞行器的各种数据，方便用户分析查看微型六轴飞 行器的飞行记录，来分析微型六轴飞行器的飞行情况，在所述微控制 器上连接有SD卡存储模块。

再进一步地，为了使ZigBee无线通信模块具有较高的接收灵敏 度和抗干扰性能，所述ZigBee无线通信模块采用CC2530F64，为了 提高拍摄质量，所述摄像头模块采用OV16825-2A。