[发明专利]模型飞机控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了模型飞机控制系统及控制方法，控制系统包括控制器和遥控器，控制器连有姿态传感器、GPS信号接收器和人工信号接收机，控制器包括横侧副翼控制模块、升降舵控制模块、方向舵控制模块和襟翼控制模块，人工信号接收机用于接收遥控器发出的指令，并将接收到的信息输出到控制器；GPS信号接收器用于接收卫星信号，并将位置信息输出到控制器；姿态传感器用于测量模型飞机的三维姿态，并将信息输出到控制器；控制器用于接收人工信号接收机、GPS信号接收器和姿态传感器的信息，并在接收到人工信号接收机的信息后决定是否自动飞行或人工遥控飞行。本发明即可以实现遥控飞行，又可以实现自动飞行。

技术领域

本发明涉及模型飞机，尤其是涉及模型飞机控制系统及控制方法。

背景技术

随着航模运动的普及和推广，模型飞机爱好者的数量也在不断攀升。但是现有的模型飞机几乎都只能遥控，不带有自动控制的功能，因此对于初学者而言，很容易在控制模型飞机的过程中，由于操控不当而导致模型飞机摔在地上，造成模型飞机的损坏。

发明内容

本发明为了克服上述的不足，提供了一种可遥控也可自动控制的模型飞机控制系统，包括控制器和遥控器，控制器安装于模型飞机内，在控制器内设定有预置航线，控制器连接有姿态传感器、GPS信号接收器和人工信号接收机，且控制器包括横侧副翼控制模块、升降舵控制模块、方向舵控制模块和襟翼控制模块，所述人工信号接收机用于接收遥控器发出的指令，并将接收到的信息输出到控制器；

所述GPS信号接收器用于接收卫星信号，并将模型飞机实时位置信息输出到控制器；

所述姿态传感器包含三轴陀螺仪、三轴加速度计，三轴电子罗盘等运动传感器，通过内嵌的低功耗ARM处理器得到经过温度补偿的三维姿态与方位等数据，利用基于四元数的三维算法和特殊数据融合技术，实时输出以四元数、欧拉角表示的零漂移三维姿态方位数据。其用于测量模型飞机的三维姿态，并将模型飞机的三维姿态信息实时输出到控制器；

所述控制器用于接收人工信号接收机、GPS信号接收器和姿态传感器输出的信息，并在接收到人工信号接收机输出的信息后判断执行自动飞行或是人工遥控飞行，判断为是，即进入自动模式；判断为否，即进入人工遥控模式。

作为优选，当进入自动模式，控制器在接收到GPS信号接收器和姿态传感器输出的信息后，将接收到的信息与预置航线进行比对，计算出进入预置航线需要的偏转角度和升降高度，并控制横侧副翼控制模块、升降舵控制模块、方向舵控制模块和襟翼控制模块中的一项或几项给对应的副翼、舵机、襟翼输出指令；

当进入遥控模式，控制器则继续接收人工信号接收机发出的指令信息，并结合姿态传感器的信息，根据接收到的信息控制横侧副翼控制模块、升降舵控制模块、方向舵控制模块和襟翼控制模块中，的一项或几项给对应的副翼、舵机、襟翼，电机输出指令。此时姿态传感器的信息被用来做为辅助姿态稳定，在人工操纵的过程中，维持一定的稳定性，并限制俯仰和横侧操纵的极限角度，一般设置遥控器操纵杆，最大俯冲角不超过80度，拉杆上升角不超过60度，横滚操控时，横侧极限角度不超过65度。

作为优选，在自动模式，控制器在接收GPS信号接收器的同时接收人工信号接收机输出的信息，当接收到遥控器给出退出自动飞行的指令信息后，进入遥控模式。

作为优选，所述控制器还用于在接收人工信号接收机、GPS信号接收器和姿态传感器输出的信息后，计算出模型飞机与遥控器的距离，并通过姿态传感器设定飞行高度和距离的阈值，当模型飞机飞行超出该阈值范围时，控制器根据接收到的模型飞机的实时位置信息计算出返回阈值范围时横侧副翼、升降舵、方向舵、襟翼中的一项或几项需要偏转的角度，并控制各模块给对应的舵机和机翼发出偏转指令，以使模型飞机重新飞回阈值范围内。