[发明专利]一种无线遥控救生设备投放飞行器

摘要

本发明涉及一种无线遥控救生设备投放飞行器，以机体为中心，按水平面均匀分布有六个旋臂，旋臂均与机体连接，该旋臂上分别设有六个旋翼；六个旋翼均设有动力装置，机体内设有驱动装置、电源模块、无线模块、自动平衡模块，动力装置、无线模块以及自动平衡模块均与驱动装置电性连接；控制终端给无线模块发送控制信号；在机体的下方设有提物架，该提物架包括底板，垂直于底板的立板，立板上通有销轴，销轴的一侧设有齿条，该提物架与齿条对应的一侧固定有电机，电机的轴上套有与齿条配合的齿轮；电源模块给驱动装置、无线模块、自动平衡模块以及电机供电。实现了可远距离投放救生圈以及其他救生物资；提高了投放精度以及抗风能力等有益效果。

主权项

一种无线遥控救生设备投放飞行器，其特征在于：包括机体、控制终端、以机体为中心，按水平面均匀分布有六个旋臂，旋臂均与机体连接，该旋臂上分别设有第一旋翼、第二旋翼、第三旋翼、第四旋翼、第五旋翼、第六旋翼；所述第一旋翼、第二旋翼、第三旋翼、第四旋翼、第五旋翼、第六旋翼均设有动力装置，两相邻旋翼的旋转方向相反，机体内设有驱动装置、电源模块、无线模块、自动平衡模块，动力装置、无线模块以及自动平衡模块均与驱动装置电性连接；所述控制终端给无线模块发送控制信号；在机体的下方设有提物架，该提物架包括底板，垂直于底板的立板，立板上通有销轴，销轴的一侧设有齿条，该提物架与齿条对应的一侧固定有电机，所述电机的轴上套有与齿条配合的齿轮；所述电源模块给驱动装置、无线模块、自动平衡模块以及电机供电；所述驱动装置还控制位置相隔两条旋臂的动力装置绕对应的旋臂的轴线同时转动，当对应第一旋翼的动力装置绕与其对应旋臂的轴线向指向第六旋翼的方向转动90度时，对应第四旋翼的动力装置也同时绕其对应旋臂的轴线向指向第五旋翼的方向转动90度，此时飞行器向正前方向飞行驱动装置控制其他相隔两条旋臂的动力装置从而实现向飞行器的左前方、右前方、左后方、右后方、正后方，垂直起飞与降落的功能；所述自动平衡模块由微机械传感器数据采集与滤波模块、高度测量模块、位置信息测量模块、姿态测量模块、脉冲编码控制模块以及电子调速器控制模块组成，高度测量模块、位置信息测量模块和姿态测量模块分别与脉冲编码控制模块连接，微机械传感器数据采集与滤波模块与姿态测量模块连接，脉冲编码控制模块与电子调速器控制模块连接，电子调速器控制模块与动力装置连接；所述微机械传感器数据采集与滤波模块包括用于采集三维轴向转动速率的微机械陀螺仪传感器、用于采集在运动过程中产生的三维轴向加速度数值的加速度传感器、用于采集飞行器所处的三维轴向地磁磁场数据的磁场传感器、滤波器；为了剔除噪声的干扰，在该微机械传感器数据采集与滤波模块中还设计有滑动窗自适应滤波加卡尔曼滤波结合的滤波器，滑动窗自适应滤波能够快速的跟踪时变信道的变化，在保证实时性的同时也对噪声进行了抑制；对三维轴向的转动速率和 三维轴向的运动加速度数值进行递推最小二乘估计，实现实时传感器运行状态的估计和预测功能；所述高度测量模块：为了保证飞行器能够实现悬停功能，通过高度测量模块进行参与高度的锁定，高度测量模块的核心部件包括三个部分：一为气压传感器提供的高度和速度数值；二为加速度传感器经过数据融合后得出的实时速度值；三为GPS模块所提供的高度方向上的速度参考值；其中高度测量模块中还设计有二阶自适应低通滤波器对噪声进行了抑制，从而得出精准的高度数值；由高度的变化情况计算出当前六旋翼在高度方向上的运动速度；加速度传感器在运动过程中将产生的加速度值，对加速度值进行卡尔曼滤波处理，并将滤波后的加速度值与姿态反算后的数据进行估计和预测，再经过数学运算得到精准的相对位移和速度，利用该速度与GPS在高度上的速度进行预测并给出控制多轴飞行的控制方向和控制量的大小；GPS所提供的高度方向上的速度参考值用于修正加速度传感器所计算的速度值；所述位置信息测量模块：用于实现多旋翼飞行器的自动返回到起飞点功能，通过GPS所提供的经纬度信息、根据三轴加速度传感器估算出的相对位移以及三维轴向的磁场传感器给出的三维大地坐标，根据三维轴向的磁场传感器得到与地球正北方向的夹角，为多旋翼返回提供返回的方位；GPS提供的经纬度信息以及三维轴向的加速度传感器的相对位移为返回到起飞点提供了飞行路径和飞行的距离；所述姿态测量模块：当飞行器发生倾斜的情况下，姿态测量模块能够正确的测量出当前飞行器所处的空间立体三维坐标，并提供数据给脉冲编码控制模块进行控制电子调速器及时的修正相应电机的转速，以此来达到平衡飞行；所述脉冲编码控制模块：根据姿态数据以及陀螺的角速率和加速度传感器的加速度数据进行智能PID控制；根据飞行器的当前的姿态信息为当前量，以平飞的姿态为目标控制量，根据两者之间的差值，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的脉冲编码控制系统，脉冲编码控制模块送出对应的PWM波信号给电子调速器控制模块，电子调速器根据PWM波信号对动力装置进行实时控制。