[发明专利]无人机飞行控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种无人机飞行控制系统及方法，无人机上设置有用于监测其运行状态的若干传感器和伺服单元，其中无人机飞行控制系统包括可编程控制单元、CPU单元；可编程控制单元与若干传感器和伺服单元电性连接，用于采集并解析若干传感器和无人机的遥控器的数据，并向伺服单元发送飞行动作数据；CPU单元用于根据可编程控制单元解析的数据运行无人机飞行控制算法程序并将得出的飞行动作数据输出给可编程控制单元；采用上述结构的无人机飞行控制系统，极大减少飞行控制系统众多外设接口芯片的使用，简化了系统的硬件架构，减少CPU的运算压力，使得无人机飞行控制系统能满足多种设计任务，而且便于进行二次开发，极大减少了设计成本。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种可根据需要进行重构的无人机飞行控制系统及方法。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”(“UAV”)，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，从技术角度定义可以分为：无人固定翼飞机、无人垂直起降飞机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对飞行环境要求低等优点。与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

然而，目前主流的无人机均只采用微处理器和专用的外设硬件构成的封闭性飞控系统，其落后的飞控系统越发成为无人机技术发展的主要障碍，原因在于专用性系统只能实现单一的飞行功能，硬件平台一旦固化，系统功能将无法按实际需要进一步拓展，然而客户的应用要求是多种多样的，功能单一的系统无法适应多种应用场合，并且开发多品种和功能的无人机势必造成设计周期加长和硬件成本的过多投入。

为了满足更多软性应用环境和解决专用飞控系统的封闭性问题，急需一种硬件架构简化却具有可重构功能的无人机飞行控制系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过可重构性编程实现多种飞行功能，从而减少系统的硬件成本和满足多功能要求的无人机飞行控制系统。

本发明的另一目的是，提供一种无人机飞行控制方法，通过可重构性编程实现多种飞行功能，从而减少系统的硬件成本和满足多功能要求。

为了实现上述目的，本发明公开了一种无人机飞行控制系统，所述无人机上设置有用于监测其运行状态的若干传感器和为所述无人机提供动力的伺服单元，该无人机飞行控制系统包括可编程控制单元、CPU单元。所述可编程控制单元与所述若干传感器和伺服单元电性连接，用于采集并解析所述若干传感器和所述无人机的遥控器的数据，并向所述伺服单元发送飞行动作数据；所述CPU单元与所述可编程控制单元电性连接，用于根据所述可编程控制单元解析的数据运行无人机飞行控制算法程序并将得出的飞行动作数据输出给所述可编程控制单元。

与现有技术相比，本发明所公开的无人机飞行控制系统采用CPU单元和可编程控制单元相结合构成无人机飞行控制系统的系统架构，在该系统架构中，CPU单元仅需担负运行飞行控制算法程序任务，由于可编程控制单元具有重构性强的特点，可编程拓展多种协议和类型的信号采集和输出硬件模块，极大减少飞行控制系统众多外设接口芯片的使用，简化了系统的硬件架构。CPU单元只需通过通讯协议与可编程控制单元进行数据交互即可获取各种外部传感器的实现数据，减少CPU的运算压力，同时通过CPU单元实现软件程序的重构性和可编程控制单元实现硬件架构的重构性，使得无人机飞行控制系统能满足多种设计任务，而且便于进行二次开发，极大减少了设计成本。

较佳地，所述可编程控制单元包括FPGA处理器。