[发明专利]多螺旋桨飞行器控制装置

说明书

技术领域

本发明属于微小型无人机控制领域，特别是一种多螺旋桨飞行器控制装置。

背景技术

多螺旋桨遥控飞行器是由多个螺旋桨提供动力和升力的飞行装置，由于其机械构造相对简单、成本低廉、具有良好的低空低速特性，安全系数高，可作为无人机平台搭载各类设备等优点越来越受到关注，在各个领域都有广泛的应用空间。但多螺旋桨遥控飞行装置具有不稳定性、非线性、强耦合等特性，给飞行控制带来很大的困难，因此需要进行大量的试验和仿真研究，并采用高精度的传感器和控制算法实现飞行器的实时飞行控制。

申请号为201110002329.8，名称为“四旋翼无人飞行器的飞行控制方法和系统”的中国发明专利描述了四旋翼无人飞行器的控制子模块和系统，从导航、通信、控制、动力等几个方面对飞行控制系统进行设计。但该设计大多基于现有公开信息，各个模块只是简单的罗列和组合，并且该方法仅适用于四旋翼无人机。由于携带大量传感设备，对无人机的载重能力和供电能力要求很高，而设计电源仅为2300mA锂电池，飞行半径和滞空时间非常有限。

申请号为200610134368.2，名称为“小型无人机自主飞行控制系统”的中国发明专利通过机载控制系统进行计算和通信，使小型无人机具有一定自动飞行控制的能力。将自动控制和地面遥感相结合，增强了系统的稳定性。但其无线通信方式为802.11g，即常规的WiFi通信，通信距离很短，大约只有100米左右，大大限制了系统的推广应用。而主控芯片为TI公司的F2812处理器，功耗也较大。由于功耗和通信距离的限制，将无法体现自主飞行控制的优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现飞行半径的扩大，能确保在紧急降落情况下飞行器可向地面控制站不间断发送位置信号等信息，便于快速回收设备，并且大量使用低功耗、低重量器件，同时采用协处理器协调工作，可以加强系统可靠性的多螺旋桨飞行器控制装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种多螺旋桨飞行器控制装置，包括飞行控制模块、电机调速模块、无线通信模块和传感器模块，电机调速模块、无线通信模块和传感器模块分别与飞行控制模块连接，其中，飞行控制模块包含主控制芯片和协处理器，主控制芯片和协处理器通过I2C总线连接，电机调速模块包括微处理器、稳压电路和三相驱动桥、微处理器分别与稳压电路和三相驱动桥相连，无线通信模块包括射频芯片和无线模块，传感器模块包括陀螺仪、加速度传感器、高度计、GPS装置以及传感器预留接口；飞行控制模块的主控制芯片分别与无线通信模块的射频芯片和无线模块以及电机调速模块的微处理器相连，飞行控制模块的协处理器分别与传感器模块的陀螺仪、加速度传感器、高度计、GPS装置以及传感器预留接口相连。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

（1）本发明采用两种通信方式并结合自动控制算法，实现飞行半径的扩大。

（2）本发明同时将系统电源分为动力电源和飞控电源两部分，具备紧急自动降落功能，确保在紧急降落情况下飞行器可向地面控制站不间断发送位置信号等信息，便于快速回收设备。

（3）本发明还将3G通信作为系统的一个辅助数据传输通道，将GPS轨迹点设定到系统中，大量使用低功耗、低重量器件，同时采用协处理器协调工作，加强系统可靠性。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明一种多螺旋桨飞行器控制装置，包括飞行控制模块1、电机调速模块2、无线通信模块3和传感器模块4，电机调速模块2、无线通信模块3和传感器模块4分别与飞行控制模块1连接，其中，飞行控制模块1包含主控制芯片和协处理器，主控制芯片和协处理器通过I2C总线连接，电机调速模块2包括微处理器、稳压电路和三相驱动桥、微处理器分别与稳压电路和三相驱动桥相连，无线通信模块3包括射频芯片和无线模块，传感器模块4包括陀螺仪、加速度传感器、高度计、GPS装置以及传感器预留接口；飞行控制模块1的主控制芯片分别与无线通信模块3的射频芯片和无线模块以及电机调速模块2的微处理器相连，飞行控制模块1的协处理器分别与传感器模块4的陀螺仪、加速度传感器、高度计、GPS装置以及传感器预留接口相连。

实施例：

结合图1：一种多螺旋桨飞行器控制装置，包括飞行控制模块1、电机调速模块2、无线通信模块3和传感器模块4，电机调速模块2、无线通信模块3和传感器模块4分别与飞行控制模块1连接。