[发明专利]一种基于安卓手机和外部传感器的无人机飞行控制系统

摘要

本发明公开了一种基于安卓手机和外部传感器的无人机飞行控制系统，包括固定于无人机中且依次连接的为安卓操作系统的智能手机、传感伺服控制器和飞行器执行机构；安卓操作系统的智能手机内安装有飞行控制程序；智能手机内设置有：陀螺仪、加速度计、GPS和磁场传感器；通过将智能手机内部传感器与传感伺服控制器提供的外部辅助传感器相结合，计算获得飞行器准确的姿态、位置信息，由智能手机内部的飞行控制程序进行运算获取初步控制指令，发送到传感伺服控制器进一步处理，进而驱动飞行器的执行机构，实现飞行器的稳定控制。系统可调用手机的摄像头拍摄照片和视频，并通过3G/4G/wifi网络实时远程传输。本系统操作简单，稳定性好，适用于大面积推广和使用。

主权项

1.一种基于安卓手机和外部传感器的无人机飞行控制系统，其特征在于，包括依次连接的：固定于无人机中且为安卓操作系统的智能手机、传感伺服控制器和飞行器执行机构；所述的安卓操作系统的智能手机内安装有飞行控制程序；所述的飞行控制程序的运行频率为90Hz～520Hz；所述的智能手机内设置有：陀螺仪、加速度计、GPS和磁场传感器；所述的传感伺服控制器内设置有：陀螺仪、加速度计、气压计、磁场传感器外部辅助传感器、GPS、定时器和AD采样器；手机内部传感器与传感伺服控制器提供的外部辅助传感器相结合；所述的智能手机与传感伺服控制器之间的数据连接方式为USB连接或蓝牙连接；所述的传感伺服控制器中设置有连接至无人机飞行器执行机构的PWM生成定时器；所述的安卓操作系统的智能手机与飞行器之间设置有减震装置；智能手机内有飞行控制所需的部分传感器，通过获取传感伺服控制器发送来的补充传感器数据，经过与手机自带的运动状态估计程序，将传感器数据组合、融合后，经过滤波、微分、积分等运算处理，最终获得飞行器的运动状态的估计值， 通过将解算得到的运动状态与期望运动状态对比，采用PID或其他控制算法，获取初步的控制指令， 这里，期望运动状态为飞行器接收到的操纵者的指令状态，或飞行器在自动执行任务时为满足任务需求而由程序计算得出的目标状态， 通过获取运动状态向量与期望运动状态向量相减获取两者的偏差，对此偏差进行微分、积分和增益运算后，将此三者经线性或非线性组合，生成初步的控制指令；初步控制指令由usb接口或蓝牙接口发送给传感伺服控制器， 传感伺服控制器对从智能手机接收到的初步控制指令进行进一步处理，然后将处理结果通过PWM生成定时器生成飞行器执行机构可辨识的控制信号，进而发出控制指令；飞行器执行机构在接收到控制指令后，偏转舵面或改变螺旋桨转速或改变桨距，从而改变飞行器的运动状态，达到期望的飞行状态。