[发明专利]一种车载系留多旋翼控制系统架构及控制方法

摘要

本发明提供一种新型车载系留多旋翼控制系统架构和控制方法，在系统架构中摈弃了用自驾做飞行器控制中心的传统概念，在空中子系统中把传统自驾当作一个和其他外设等同的智能模块，并与地面子系统通过有线通信组成强大的双微处理器协调控制系统，利用功能单一价格低廉却成熟稳定的传统非系留用多旋翼自驾，同系留中已有的恒张力收放线、地面站和车载机械设备、双遥控接收机链路传输优选仲裁等传统控制技术，以及多维力传感器测量设备统一协调闭环控制，同时还实现系留线缆多维受力传感器测量系留线缆倾斜角推算飞行器距离放线轮的偏离方位和偏离量大小的方法，在精准自主起飞和降落时有效解决了现有技术中的不足和弊病。

主权项

一种车载系留多旋翼控制系统架构，其特征在于：所述车载系留多旋翼控制系统架构，分为空中子系统(1)和地面子系统(2)两大部分，它们之间通过有线通信介质(15)相连接；其中，空中子系统(1)包括：空中综合控制器(10)、机上电源(11)、机载备用遥控接收机(12)、多旋翼飞行器自动驾驶仪(13)、机载通信模块(14)、有线通信介质(15)和系留线缆多维受力传感器(16)组成；所述的空中综合控制器(10)，包括机载机壳(100)和装在它里边的机载电路板(101)；所述的机载电路板(101)，是一块(或多块通过接插件相连的)PCB电路板，PCB板上包括以下电路：微处理器Α(102)和它内部固化的机载控制固件(103)、机上板载电源(104)、机上遥控输入口(105)、机上遥控输出口(106)、机上第一串口(107)、机上第二串口(108)和机上传感器接口(109)；其中，地面子系统(2)包括：地面综合控制器(20)、地面电源(21)、线轮伺服电机驱动器(22)、滑环连接器(23)、地面通信模块(24)、地面站及车载控制器(25)、地面遥控接收机(26)、系留线缆张力传感器(27)组成；所述的地面综合控制器(20)，包括地面机壳(200)和装在它里边的地面电路板(201)；所述的地面电路板(201)，是一块(或多块通过接插件相连的)PCB电路板，PCB板上包括以下电路：微处理器Β(202)和它内部固化的地面控制固件(203)、地面板载电源(204)、地面第一串口(205)、地面第二串口(206)、地面第三串口(207)、地面遥控输入口(208)和地面传感器接口(209)；上面所述电路板上的与微处理器Α(102)或微处理器Β(202)直接相连接的各接口电路部件，也可能集成到所述微处理器芯片的内部而实现同样的接口功能；所述的地面机壳(200) 和机载机壳(100)， 在不影响系统性能下也可以做成开放式的固定架或省略;所述的系留线缆多维受力传感器(16)，它是一个三维拉力传感器及其配套变送器的组合，它的静态固定基座刚性连接在多旋翼飞行器的底部，而测力端与系留线缆连接器件刚性连接在一起，从而在系留线缆有一定张力绷紧时，此拉力传感器相互垂直的几个力分量的比例关系可以计算出系留线缆受力的矢量方向，空中综合控制器(10)通过它感知系留线缆在空间的方位角从而提供一种在飞行高度低于线缆倾斜敏感高度Hj时测量飞行器和地面系留点偏移方位和偏移大小的手段；所述的系留线缆张力传感器(27)，它是一个线绳张力传感器及其配套变送器的组合，它安装在地面系留缆线轮前端用来测量系留线缆的实时张力，地面综合控制器(20)通过它感知系留缆绳的绷紧程度；所述的线轮伺服电机驱动器(22)，它是一个具有串行通信接口的智能伺服电机控制驱动器，可以根据串口通信协议接受对伺服电机的参数设置和实时控制，地面综合控制器(20)通过它实时控制线轮的收放方向、速度和转矩。