[发明专利]基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制方法

摘要

一种基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统及方法，由无人直升机机体、机载舵机组和无线电接收机构成的模型直升机分别连接机载控制平台和地面站监控平台，机载控制平台有机载下位机和分别与机载下位机相连的姿态测量模块、经纬度测量模块和机载上位机，以及与机载下位机相连的气压传感器，地面站监控平台设置有与无线电接收机无线连接的遥控器和与机载上位机相连的地面站PC。方法有用于FPGA的信息采集、命令字接收、舵机驱动和飞行数据上传，用于DSP的姿态、经纬度和高度，转发飞行数据和命令字，实现飞行数据存储，飞行数据的接收和显示，以及向机载平台发布飞行命令。本发明使无人直升机具有了自主飞行能力自主调节姿态和位置。

主权项

一种用于基于DSP和FPGA的无人直升机飞行控制系统的控制方法，所述系统包括有由无人直升机机体(11)、机载舵机组(12)和无线电接收机(13)构成的模型直升机(1)，所述的模型直升机(1)分别连接机载控制平台(2)和地面站监控平台(3)，其中，所述的机载控制平台(2)包括有机载下位机(21)和分别通过RS232接口与所述的机载下位机(21)相连的姿态测量模块(22)、经纬度测量模块(23)和机载上位机(25)，以及通过SPI接口与所述的机载下位机(21)相连的气压传感器(24)，所述的地面站监控平台(3)设置有与所述的无线电接收机(13)无线连接的遥控器(31)和与所述的机载上位机(25)相连的地面站PC(32)，其特征在于，所述的方法包括有机载下位机控制方法、机载上位机控制方法和地面站PC控制方法三部分，其中，所述的机载下位机控制方法包括有用于FPGA的信息采集、命令字接收、舵机驱动和飞行数据上传的控制方法，以及用于DSP的姿态、经纬度和高度的控制方法；所述机载上位机控制方法包括有转发飞行数据和命令字，实现飞行数据的存储；所述的地面站PC控制方法包括飞行数据的接收和显示，以及向机载控制平台发布飞行命令；所述的机载下位机控制方法中的信息采集是指：FPGA通过串口采集姿态测量模块(22)和经纬度测量模块(23)测量的姿态测量值和经纬度测量值，通过SPI接口采集气压传感器测量的大气压和温度，然后发起中断通知DSP读取采集信息；所述的机载下位机控制方法中的命令字接收是指：FPGA通过串口接收并处理机载上位机转发的命令字；所述的机载下位机控制方法中的舵机驱动是指：FPGA根据飞行模式产生驱动舵机组的PWM信号；所述的机载下位机控制方法中的飞行数据上传是指：FPGA通过串口将飞行数据上传给机载上位机，所述的通过SPI接口采集气压传感器测量的大气压和温度，包括如下步骤：1)复位：FPGA向设置在无人直升机上的气压传感器发送复位命令，延时3ms后进入下一步骤；2)校正参数读取：FPGA向气压传感器发送校正参数读取命令，然后FPGA读取气压传感器中的校正参数，并存入内部寄存器供DSP读取；3)主循环：FPGA先向气压传感器发送大气压转换命令，延时9ms后读取气压传感器中的大气压，并存入内部寄存器，再向气压传感器发送温度转换命令，延时9ms后读取气压传感器中的温度，并存入内部寄存器，然后，将FPGA大气压中断标志位置1，FPGA发起大气压中断通知DSP读取大气压测量值和温度测量值；4)FPGA延时1s的采样周期后返回步骤3)。