[发明专利]基于光纤通讯的无人机飞行控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种无人机飞行控制系统，特别涉及基于光纤通讯的无人机飞行控制系统，属于自动控制技术领域。

背景技术

无人机在防灾救险、科学考察等领域有着广阔的应用，而飞行控制系统是无人机的重要组成部分，在无人机智能化和实用化中起着重要的作用。

无人机的飞行控制系统是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心系统，无人机的飞行控制系统对于无人机相当于驾驶员对于有人机的作用，是无人机最核心的技术之一。无人机的飞行控制系统一般包括传感器、机载计算机和伺服作动设备三大部分，实现的功能主要有无人机姿态稳定和控制、无人机任务设备管理和应急控制三大类。

无人机的飞行控制系统主要由陀螺仪(飞行姿态感知)、加速计、地磁感应飞控、气压传感器(悬停控制)、GPS(英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称)模块(选装)以及控制电路组成，主要的功能就是自动保持飞机的正常飞行姿态。

现有的无人机的飞行控制系统存在导线抗腐蚀性差、抗干扰能力差、保密性差、可扩展能力差的问题，这已成为制约无人机飞行控制系统发展的瓶颈。

因此，提供一种抗电磁干扰性能强、传输频带宽、通信容量大、传输损耗低、中继距离长、线径细、重量轻、绝缘、抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强、可扩展能力好的基于光纤通讯的无人机飞行控制系统就成为该技术领域急需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗电磁干扰性能强；传输频带宽、通信容量大；传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻；绝缘、抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强、可扩展能力好的基于光纤通讯农用小型无人机飞行控制系统。

本发明的上述目的是通过如下技术方案达到的：

基于光纤通讯的无人机飞行控制系统，其特征在于：包括舵机和通过光纤与之相连接的控制子系统，所述控制子系统包括主控芯片、A/D转换芯片、存储单元、RS232芯片、数传电台和传感器单元；所述传感器单元包括用于采集无人机姿态信息的IMU传感器、用于采集无人机磁航向信息的磁传感器、用于计算无人机高度信息的静压传感器、用于采集无人机空速信息的空速传感器以及用于采集无人机位置和速度信息的GPS模块，其中，GPS模块、IMU传感器和磁传感器的数据输出端分别与主控芯片的GPS采集信息输入端口、姿态信息输入端口、磁航向信息输入端口电连接，所述空速传感器和静压传感器分别与A/D转换芯片的速度信息输入端口和高度信息输入端口连接；所述控制子系统的主控芯片和A/D转换芯片通过电连接；所述主控芯片通过光纤与舵机相连接，所述主控芯片与数传电台双向通讯，与相应的端口电连接，主控芯片与存储单元为双向通讯，与相应的端口电连接。

优选地，所述数传电台与地面站无线连接。

优选地，所述主控芯片设有任务接口。

优选地，所述主控芯片用于根据传感器单元采集的信息对无人机飞行控制进行运算，并通过光纤通讯向舵机输出决策控制指令的PWM信号，用于控制舵机转动的舵机控制信号。

优选地，所述遥控接收机用于将接收到的PPM信号转换成PWM信号传输给主控芯片。

优选地，所述存储单元对无人机姿态信息、高度信息和磁航向信息进行记录，并将记录到的信息传送至主控芯片。

优选地，所述任务接口用于与相机、喷药设备等的连接。

优选地，所述舵机包括副翼舵、升降舵、油门舵、方向舵、伞舱舵、襟翼舵等，通过接收主控芯片的输入的控制策略PWM信号来控制无人机姿态。

优选地，所述IMU传感器包括三轴陀螺传感器和三轴加速度传感器。

本发明的优点：

与现有的相关设备相比，本发明提供的基于光纤通讯的无人机飞行控制系统，具有抗干扰能力强、抗腐蚀能力强、保密性好、可扩展能力好的特点；同时，本发明的无人机飞控系统具有良好的通用性，可用于农用小型固定翼无人机，又可应用于无人直升机。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

附图说明

图1是本发明基于光纤通讯的无人机飞行控制系统的结构示意图。

主要附图标记：

1 主控芯片2 光纤

3 A/D转换芯片 4 GPS模块

5 IMU传感器 6 磁传感器

7 空速传感器8 静压传感器

9 遥控接收机10存储单元