本發(fā)明涉及浮空飛行器領(lǐng)域，具體涉及一種用于小型無人飛艇的自動飛控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

小型無人飛艇由于低成本、高安全、節(jié)能環(huán)保、載重量大等顯著優(yōu)點，在遙感測繪、森林防火、電力巡線、環(huán)境監(jiān)測、空中拍攝、反恐安保、應(yīng)急救災(zāi)等多個軍民用領(lǐng)域均有應(yīng)用，市場前景廣闊。目前，在國內(nèi)可用于小型無人飛艇的自動飛控系統(tǒng)通常只有兩個渠道：一種是由專業(yè)院所為無人機型號配套研制的飛控系統(tǒng)，具備軍工品質(zhì)，但成本高、重量大、擴展能力差；另一種是為航模飛行配套發(fā)展起來的飛控系統(tǒng)，多為民營企業(yè)自行研制的工業(yè)級產(chǎn)品，具有集成度高、輕質(zhì)、低成本等特點，但工作不穩(wěn)定、安全性不高、售后服務(wù)滯后。因此，有必要研發(fā)一款針對性強、穩(wěn)定性好、安全性高、擴展能力強的輕量化自動飛控系統(tǒng)，而飛控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計是關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是針對小型無人飛艇由于低成本、高安全、節(jié)能環(huán)保、載重量大等顯著優(yōu)點，在遙感測繪、森林防火、電力巡線、環(huán)境監(jiān)測、空中拍攝、反恐安保、應(yīng)急救災(zāi)等多個軍民用領(lǐng)域均有應(yīng)用，市場前景廣闊。目前，在國內(nèi)可用于小型無人飛艇的自動飛控系統(tǒng)通常只有兩個渠道：一種是由專業(yè)院所為無人機型號配套研制的飛控系統(tǒng)，具備軍工品質(zhì)，但成本高、重量大、擴展能力差；另一種是為航模飛行配套發(fā)展起來的飛控系統(tǒng)，多為民營企業(yè)自行研制的工業(yè)級產(chǎn)品，具有集成度高、輕質(zhì)、低成本等特點，但工作不穩(wěn)定、安全性不高、售后服務(wù)滯后。因此，有必要研發(fā)一款針對性強、穩(wěn)定性好、安全性高、擴展能力強的輕量化自動飛控系統(tǒng)，而飛控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計是關(guān)鍵之不足，而提供一種用于小型無人飛艇的自動飛控系統(tǒng)。

本發(fā)明包括操作手柄、地面飛行管控機、地面無線傳輸模塊、艦載無線傳輸模塊、遙控器、接收機、飛控盒、傳感器單元、便攜式實時仿真機、視景顯示模塊和執(zhí)行機構(gòu)，操作手柄通過USB與地面飛行管控機的信號輸入端信號連接，地面飛行管控機的信號輸出端通過地面無線傳輸模塊和艦載無線傳輸模塊與飛控盒的信號輸入端信號連接，遙控器通過接收機與飛控盒的信號輸入端信號連接，傳感器單元和便攜式實時仿真機分別與飛控盒的信號輸入端信號連接，飛控盒的信號輸出端分別與執(zhí)行機構(gòu)、艦載無線傳輸模塊和便攜式實時仿真機的信號輸入端信號連接，艦載無線傳輸模塊通過地面無線傳輸模塊與地面飛行管控機的信號輸入端信號連接，地面飛行管控機的信號輸出端通過UDP與視景顯示模塊信號連接。

傳感器單元包括大氣溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、油量傳感器和電壓傳感器。

飛控盒包括主控單元、氣壓高度計、差壓傳感器、微慣性測量模塊、全球定位模塊、伺服控制單元，數(shù)據(jù)記錄單元，氣壓高度計、差壓傳感器、微慣性測量模塊、全球定位模塊和伺服控制單元的信號輸出端分別與主控單元的信號輸入端信號連接，主控單元的信號輸出端分別與伺服控制單元和數(shù)據(jù)記錄單元的信號輸入端信號連接，艦載無線傳輸模塊、接收機、傳感器單元和便攜式實時仿真機分別與飛控盒內(nèi)的主控單元信號連接，飛控盒內(nèi)的主控單元控制執(zhí)行機構(gòu)。

本發(fā)明優(yōu)點是：1、配置了便攜式實時仿真機，可在內(nèi)場或外場快速部署，以便開展硬件在回路的仿真試驗、飛行任務(wù)演示、用戶模擬訓(xùn)練等。2、在地面飛行管控機添加有視景顯示模塊，可以非常直觀的顯示飛艇三維位置及姿態(tài)，飛艇硬件在回路仿真以及視距外飛行時均可使用。3、飛控盒集成有微差壓傳感器，可以實現(xiàn)飛艇氣囊及副氣囊壓力的參數(shù)采集及壓力自動控制。該系統(tǒng)架構(gòu)的基本工作原理如下：在正常進行飛行任務(wù)時（無需接入便攜式實時仿真機），飛行員通過遙控器控制飛艇離地起飛，待飛艇達到安全高度以后，讓飛控盒進入自動飛行模式，按照預(yù)定航線進行任務(wù)飛行，此時飛行員可以通過地面飛行管控計算機結(jié)合飛艇三維視景來監(jiān)控飛艇。而在地面開展飛行任務(wù)演示、飛行操作訓(xùn)練等內(nèi)容時，要讓飛控盒處于仿真工作模式，并啟用便攜式實時仿真計算機，飛行員結(jié)合飛艇三維視景按照正常操作程序控制飛艇飛行，完成飛行任務(wù)演練，如有必要，現(xiàn)場技術(shù)人員還可以通過實時仿真機在線注入常見故障、增加風(fēng)場等來拓展培訓(xùn)的內(nèi)容、提高訓(xùn)練的難度，以此提高飛行員的操作水平和應(yīng)變處置能力。該自動飛控系統(tǒng)架構(gòu)在已有成熟無人機飛控系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)上進行了再創(chuàng)新，重點考慮了飛艇自身使用特點（需要壓力調(diào)節(jié)）、現(xiàn)場便捷調(diào)試（控制律調(diào)參、任務(wù)規(guī)劃）、用戶使用培訓(xùn)（正常操作程序以及特情處置）等方面內(nèi)容，具有簡單、可靠、易操作等特點，可完全適用于小型無人飛艇。

附 圖 說 明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明工作原理結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

如圖1、2所示，本發(fā)明包括操作手柄1、地面飛行管控機2、地面無線傳輸模塊3、艦載無線傳輸模塊4、遙控器5、接收機6、飛控盒7、傳感器單元8、便攜式實時仿真機9、視景顯示模塊10和執(zhí)行機構(gòu)11，操作手柄1通過USB與地面飛行管控機2的信號輸入端信號連接，地面飛行管控機2的信號輸出端通過地面無線傳輸模塊3和艦載無線傳輸模塊4與飛控盒7的信號輸入端信號連接，遙控器5通過接收機6與飛控盒7的信號輸入端信號連接，傳感器單元8和便攜式實時仿真機9分別與飛控盒7的信號輸入端信號連接，飛控盒7的信號輸出端分別與執(zhí)行機構(gòu)11、艦載無線傳輸模塊4和便攜式實時仿真機9的信號輸入端信號連接，艦載無線傳輸模塊4通過地面無線傳輸模塊3與地面飛行管控機2的信號輸入端信號連接，地面飛行管控機2的信號輸出端通過UDP與視景顯示模塊10信號連接。

傳感器單元8包括大氣溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、油量傳感器和電壓傳感器。

飛控盒7包括主控單元7-1、氣壓高度計7-2、差壓傳感器7-3、微慣性測量模塊7-4、全球定位模塊7-5、伺服控制單元7-6，數(shù)據(jù)記錄單元7-7，氣壓高度計7-2、差壓傳感器7-3、微慣性測量模塊7-4、全球定位模塊7-5和伺服控制單元7-6的信號輸出端分別與主控單元7-1的信號輸入端信號連接，主控單元7-1的信號輸出端分別與伺服控制單元7-6和數(shù)據(jù)記錄單元7-7的信號輸入端信號連接，艦載無線傳輸模塊4、接收機6、傳感器單元8和便攜式實時仿真機9分別與飛控盒內(nèi)的主控單元7-1信號連接，飛控盒內(nèi)的主控單元7-1控制執(zhí)行機構(gòu)11。。

工作原理：飛控盒7是架構(gòu)的核心，完成參數(shù)采集、控制律計算、飛行管理、數(shù)據(jù)處理與記錄、設(shè)備控制等功能，遙控器5和接收機6用于視距內(nèi)手動控制飛艇飛行。地面飛行管控機2用于狀態(tài)參數(shù)顯示、任務(wù)規(guī)劃、三維視景顯示等功能。便攜式實時仿真計算機9完成飛艇數(shù)學(xué)模型解算、實時數(shù)據(jù)處理、仿真參數(shù)設(shè)置、故障注入以及仿真過程控制等功能。執(zhí)行機構(gòu)11控制風(fēng)機、閥門、尾翼舵機、油門舵機、推力矢量轉(zhuǎn)向舵機、燈光設(shè)備、任務(wù)載荷，以及相關(guān)參傳感器單元8：油量、轉(zhuǎn)速、大氣溫度、無線電高度、電壓等。這樣就構(gòu)成了一套功能完整的小型無人飛艇自動飛控系統(tǒng)。