[发明专利]一种小型无人直升机飞行控制系统

说明书

技术领域

本发明属于飞行器的控制技术，特别是一种小型无人直升机飞行控制系统。

背景技术

随着自适应控制技术的发展，无人直升机自适应飞行已经在世界各地展开了广泛的研究，无人直升机具有无人固定翼飞机所不具备的很多优势，具有独特的飞行性能和使用价值。在军事方面，无人直升机既能执行各种非杀伤性任务，又能执行各种软硬杀伤性任务，包括侦察、监视、目标截获、诱饵、攻击、通信中继等；在民用方面，无人直升机在航拍、大气监测、交通监控、资源勘探、电力巡检、森林防火、农业等方面具有广泛的应用前景。

无人直升机飞控系统是一个典型的非线性、强耦合、多变量、多驱动系统，各变量对无人直升机的飞行姿态、飞行方向、飞行高度、飞行速度均有影响，无人直升机飞控系统的稳定边界随着飞行条件变化而发生很大改变。无人直升机要实现自适应避障飞行，需要采样飞行状态信息，无人直升机采样的变量有：激光测距传感器、CCD摄像图像处理单元、超声波传感器、方位/俯仰/横滚角速率传感器，俯仰/横滚角度传感器、电子罗盘、GPS、高度计、油量传感器、发动机缸温传感器、测速传感器。由于上述传感器的非线性效应（飞行加速度、阵风干扰、温度变化、大气压变化等都会使传感器的输出产生非线性），无人直升机飞控软件要处理传感器的非线性，得到正确的飞行参数值，完成自适应避障飞行。

目前，大型无人直升机采用光纤陀螺组成捷联惯导系统，采用微波雷达探测障碍物已有成熟的方案，但实现成本高，重量重，在小型无人直升机（载荷在40—50Kg，飞行时间在4-5小时）上应用前景不大。目前，小型无人直升机得到了越来越广泛的应用，各种自主飞行控制系统也多有出现，但实现自适应避障飞行和自主避水降落的飞控系统还没有出现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型无人直升机飞行控制系统，能够提高小型无人直升机的自适应避障飞行能力，使其能在超视距范围内根据预置指令工作，并在突遇发动机空中熄火时能够利用降落伞缓慢降落，保护无人直升机不被损坏，同时在降落时能自动避开水面降落。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种小型无人直升机飞行控制系统，包括飞行执行单元、状态传感器单元、降落伞单元、飞行控制单元、地面控制终端及遥控器单元，飞行执行单元包括升降舵机、左副翼舵机、右副翼舵机、尾舵机、油门舵机、右油箱、发动机、舵机电池；状态传感器单元包括激光测距传感器、CCD摄像头、图像处理单元、超声波测距传感器、方位角速率传感器、俯仰角速率传感器、横滚角速率传感器、俯仰/横滚角度传感器、电子罗盘、GPS、高度计、测速传感器、油量传感器、缸温传感器；降落伞单元由降落伞盒组成；飞行控制单元包括飞控板、飞控板蓝牙模块、信号板、数传电台、遥控接收机和控制电池；托架、数传电台安装在无人直升机主干骨架的前部，飞控盒、右油箱、发动机安装在主干骨架的中部，超声波测距传感器安装在主干骨架的中后部，其探头朝下，电子罗盘、GPS安装在主干骨架的后部，降落伞盒安装在无人直升机芯轴的一端正上方，无人直升机芯轴的另一端与主干骨架连接；激光测距传感器、CCD摄像头安装在托架上；方位角速率传感器、俯仰角速率传感器、横滚角速率传感器、飞控板蓝牙模块分别焊接在飞控板上，高度计焊接在信号板上；图像处理单元、遥控接收机、飞控板、信号板、俯仰/横滚角度传感器、控制电池、舵机电池安装在飞控盒内；油量传感器安装在右油箱的侧面；缸温传感器安装在发动机外壳上；测速传感器探头安装在发动机轴上，测速传感器安装在发动机外壳上；与直升机机头方向相同的方向为左，左副翼舵机、右副翼舵机安装在无人直升机主轴的前后两侧，升降舵机安装在无人直升机主轴的左或右侧，尾舵机安装在无人直升机尾部，油门舵机安装在发动机旁；无人直升机主轴与机翼相连，无人直升机芯轴通过轴承与无人直升机主轴连接。