[发明专利]一种模拟四轴飞行器卫星导航定位的方法

说明书

本发明公开的一种模拟四轴飞行器卫星导航定位的方法，属于无人机技术领域。本发明在四轴飞行器位置固定的条件下，通过传感器采集飞行器的姿态信息和电机转速，计算出飞行器位移信息，并模拟卫星导航定位信息的位置坐标发送给飞行器，通过地面站模拟飞行器的卫星导航定位信息并获得模拟飞行轨迹。具有下述优点：(1)无需改变三自由度飞行器姿态模拟平台结构，实现增加三自由度飞行器姿态模拟平台在空间位置坐标下的三个自由度模拟与测试；(2)位移数据直接转换为定位数据发送给飞行器，直接通过地面站读取四轴飞行器的卫星导航定位信息并显示，不需单独设计上位机程序观察四轴飞行器的卫星导航定位信息或位移信息。(3)成本低廉、使用方便。

技术领域

本发明涉及一种模拟多轴飞行器卫星导航定位的方法，尤其涉及一种模拟四轴飞行器卫星导航定位的方法，属于无人机技术领域。

背景技术

近十几年来，随着复合材料、动力系统、传感器、尤其是飞行控制等技术的研究进展，无人机得到了迅速的发展，正日益成为人们关注的焦点。无人机具有独特的飞行性能及使用价值。无人机驾驶仪作为无人机控制的核心部件，在真正应用于无人机之前，不仅仅要经过多次软件模拟仿真，更需要经过多重严格的地面测试，只有通过机载传感器和执行机构的实际验证，才能保证无人机的可靠实际飞行。基于以上原因，利用三自由度、六自由度飞行模拟实验仿真平台对无人机飞行进行测试是必不可少的，本专利方法要解决的问题就是，消耗较小的硬件软件成本，将三自由度实验仿真平台拓展为六自由度仿真平台，从而模拟更真实的飞行环境，进而保证先进的无人机控制算法能够成功应用于无人机控制中。

目前无人机的功能还十分有限，飞行主要由操作手在地面遥控完成，大多还不具备自主飞行能力。无人直升机的自主飞行研究在国际上也是非常前沿的课题。国内的设计方法，多数是通过大量的飞行试验来调整飞行控制参数，最终找到合适的控制律。但是飞行试验一旦失败，无人直升机有坠机的危险，很容易遭到毁灭性的损坏，将造成试验成本大幅度增加和研制周期的加长。因此，飞行控制实验平台成为无人直升机飞行控制系统设计的一个重要步骤。

现有飞行控制系统中大多数飞行器仿真实验平台为飞行器姿态模拟三自由度转台，比如专利CN 101794524 A：《一种飞行器姿态模拟三自由度电动转台》，其三自由度电动转台由基座和三个运动框架组成，模拟飞行器的三维姿态运动。这种方法存在的问题是缺少飞行器的在x、y、z轴方向上的位移控制实验，甚至由于位移数据缺失造成实验结果与架机实操的不一致，带来飞行安全等隐患。

由于三自由度实验平台的局限性，目前已经有一部分人开始着手研究六自由度实验平台，比如专利CN 102180270 A：《一种微小型旋翼飞行器实验平台及应用》，实验台底座固定在地面上或其他平面上，实验台底座与球关节轴承的定子之间连接有六维力传感器，六维力传感器通过电缆连接至上位计算机，球关节轴承的转子与微小型旋翼式飞行器固连，微小型旋翼式飞行器上安装有机载电路硬件，机载电路硬件采用电缆或无线通信的方式与上位计算机进行实时通讯。这些实验平台虽然可以进行六自由度仿真实验，但其结构与三自由度实验平台完全不同，无法简单的将三自由度实验平台改造升级为六自由度实验平台，在已经有三自由度实验平台时需重新购买六自由度实验平台才能进行六自由度实验仿真，成本昂贵，另外，这些实验平台位移数据需要设计单独的上位机程序进行观察，进一步提高了成本，也损失了方便性。