專利名稱：無人飛行器通用自動駕駛儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及無人飛行器領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種高精度的無人飛行器通用自動駕駛儀。
背景技術(shù)：
無人飛行器是指具有遠(yuǎn)程遙控或者自主飛行能力，能夠攜帶諸如照相機(jī)、通訊設(shè)備以及其它任務(wù)載荷的無人航空飛行器，其在勘測和偵察領(lǐng)域扮演著重要的角色。自動駕駛儀是無人飛行器飛行系統(tǒng)的關(guān)鍵子系統(tǒng)，由四個模塊組成飛行控制CPU、姿態(tài)參考系統(tǒng)、GPS模塊、舵機(jī)控制模塊組成。隨著航空技術(shù)的發(fā)展以及對無人飛行器越來越廣泛的需求，自動駕駛儀向著高精度、小型化、數(shù)字化方向發(fā)展。目前比較流行的飛行控制系統(tǒng)基本上是以DSP、PowerPC等作為飛行控制CPU，外 圍配以三軸MEMS陀螺儀、三軸MEMS加速度計、三軸磁羅盤、微型氣壓高度計、微型空速傳感器、微型磁力計、微型GPS接收機(jī)等。由于作為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)核心敏感器部分的三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁羅盤分別單獨設(shè)置，布線復(fù)雜，影響控制精度，降低了可靠性，而且，體積大。

實用新型內(nèi)容本實用新型是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種將三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁羅盤集成為一個整體作為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心敏感器，以提高控制精度，提高可靠性，體積小的無人飛行器通用自動駕駛儀。本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種無人飛行器通用自動駕駛儀，包括飛行控制CPU、舵機(jī)控制模塊、姿態(tài)參考系統(tǒng)、GPS接收機(jī)，所述姿態(tài)參考系統(tǒng)包括姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心敏感器部分包括三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁羅盤，所述三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁羅盤的數(shù)據(jù)輸出端分別與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出端與正交校正與數(shù)據(jù)預(yù)處理器的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述正交校正與數(shù)據(jù)預(yù)處理器的數(shù)據(jù)輸出端與卡爾曼濾波器的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述卡爾曼濾波器的數(shù)據(jù)輸出端通過數(shù)據(jù)接口與姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的姿態(tài)數(shù)據(jù)的輸入端連接，所述GPS接收機(jī)的數(shù)據(jù)輸出端與姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的位置數(shù)據(jù)的輸入端連接；所述姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)輸出端與所述飛行控制CPU連接，所述飛行控制CPU與所述舵機(jī)控制模塊連接。所述飛行控制CPU采用ARMl I處理器。所述GPS接收機(jī)采用差分GPS接收機(jī)。溫度控制器的數(shù)據(jù)輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換器的溫度數(shù)據(jù)輸入端連接。本實用新型具有下述技術(shù)效果I、本實用新型的自動駕駛儀將由三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁羅盤集成的9自由度慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為核心敏感器，減少了布線，同時搭配高精度差分GPS，提高了控制精度，可以達(dá)到亞米級的控制精度，而且，可靠性高，體積小，重量輕。2、本實用新型的自動駕駛儀以ARMll處理器為核心CPU，提高了處理速度，實時性好。3、本實用新型的自動駕駛儀采用高精度差分GPS接收機(jī)，提高了控制精度。

圖I為本實用新型無人飛行器通用自動駕駛儀的原理圖；圖2為三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁羅盤集成的9自由度慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的原
理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。本實用新型無人飛行器通用自動駕駛儀的原理圖如圖I、圖2所示，包括飛行控制CPU、舵機(jī)控制模塊、姿態(tài)參考系統(tǒng)、GPS接收機(jī)，所述姿態(tài)參考系統(tǒng)包括姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心敏感器部分包括三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁羅盤，所述三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁羅盤的數(shù)據(jù)輸出端分別與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出端與正交校正與數(shù)據(jù)預(yù)處理器的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述正交校正與數(shù)據(jù)預(yù)處理器的數(shù)據(jù)輸出端與卡爾曼濾波器的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述卡爾曼濾波器的數(shù)據(jù)輸出端通過數(shù)據(jù)接口與姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的姿態(tài)數(shù)據(jù)的輸入端連接，所述GPS接收機(jī)的數(shù)據(jù)輸出端與姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的位置數(shù)據(jù)的輸入端連接；所述姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)輸出端與所述飛行控制CPU連接，所述飛行控制CPU與所述舵機(jī)控制模塊連接。其中，正交校正與數(shù)據(jù)預(yù)處理器可以采用單片機(jī)。所述飛行控制CPU采用ARMl I處理器。所述GPS接收機(jī)采用差分GPS接收機(jī)。溫度控制器的數(shù)據(jù)輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換器的溫度數(shù)據(jù)輸入端連接。三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁羅盤、溫度傳感器檢測到的數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換、正交校正、卡爾曼濾波等處理后得到高性能的姿態(tài)參考數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)輸出接口送到姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器，GPS接收機(jī)接收到的位置數(shù)據(jù)送到姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器，經(jīng)過姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行融合得到低成本、高精度的姿態(tài)參考數(shù)據(jù)提供給飛行控制CPU，通過飛行控制CPU控制舵機(jī)，從而控制無人飛行器的自動飛行。由于三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁羅盤集成為一個整體，減少了布線，提高了控制精度。本實用新型的無人機(jī)自動駕駛儀基于ARMll的處理器設(shè)計，可針對固定翼和直升機(jī)以及飛艇、四旋翼等其他無人飛行器。
權(quán)利要求1.一種無人飛行器通用自動駕駛儀，包括飛行控制CPU、舵機(jī)控制模塊、姿態(tài)參考系統(tǒng)、GPS接收機(jī)，所述姿態(tài)參考系統(tǒng)包括姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心敏感器部分包括三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁羅盤，所述三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁羅盤的數(shù)據(jù)輸出端分別與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出端與正交校正與數(shù)據(jù)預(yù)處理器的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述正交校正與數(shù)據(jù)預(yù)處理器的數(shù)據(jù)輸出端與卡爾曼濾波器的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述卡爾曼濾波器的數(shù)據(jù)輸出端通過數(shù)據(jù)接ロ與姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的姿態(tài)數(shù)據(jù)的輸入端連接，所述GPS接收機(jī)的數(shù)據(jù)輸出端與姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的位置數(shù)據(jù)的輸入端連接；所述姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)輸出端與所述飛行控制CPU連接，所述飛行控制CPU與所述舵機(jī)控制模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無人飛行器通用自動駕駛儀，其特征在于，所述飛行控制CPU采用ARMll處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無人飛行器通用自動駕駛儀，其特征在于，所述GPS接收機(jī)采用差分GPS接收機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無人飛行器通用自動駕駛儀，其特征在于，溫度控制器的數(shù)據(jù)輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換器的溫度數(shù)據(jù)輸入端連接。
專利摘要本實用新型公開了一種無人飛行器通用自動駕駛儀，旨在提供一種將三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁羅盤集成在一起作為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心敏感器，以提高控制精度，體積小的自動駕駛儀。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心敏感器部分包括三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁羅盤，三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁羅盤的數(shù)據(jù)輸出端分別與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出端與正交校正與數(shù)據(jù)預(yù)處理器的數(shù)據(jù)輸入端連接，正交校正與數(shù)據(jù)預(yù)處理器的數(shù)據(jù)輸出端與卡爾曼濾波器的數(shù)據(jù)輸入端連接，卡爾曼濾波器的數(shù)據(jù)輸出端通過數(shù)據(jù)接口與姿態(tài)位置參考數(shù)據(jù)處理器的姿態(tài)數(shù)據(jù)的輸入端連接。該駕駛儀控制精度高，可靠性高，體積小，重量輕。
文檔編號G05D1/02GK202583877SQ20122013381
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者齊旭光, 傅田, 劉臣 申請人:天津尊德航空科技有限公司