[发明专利]四旋翼飞行器姿态修正控制系统及方法

权利要求书

1.四旋翼飞行器姿态修正控制系统，其特征在于：所述控制系统包括飞控主控制器、飞行姿态采集模块、驱动模块、无线通讯模块、GPS模块、电源管理模块和摄像模块，所述飞行姿态采集模块、驱动模块、无线通讯模块、GPS模块、电源管理模块和摄像模块与所述飞控主控制器连接；

所述飞行姿态采集模块用于实时采集四旋翼飞行器的实时姿态数据并反馈给主控制器，用于实时解算出四旋翼飞行器的飞行姿态；

所述摄像模块用于采集四旋翼飞行器周边地理环境信息；

所述GPS模块用于四旋翼飞行器的导航，可以实时采集飞行器的位置信息反馈给主控制器；

所述驱动模块包括四个电机以及电机的驱动管理电路，通过实时驱动电机转速来调节四旋翼飞行器的姿态。

2.根据权利要求1所述的四旋翼飞行器姿态修正控制系统，其特征在于：所述无线通讯模块用于与遥控器之间进行数据通讯，通过接受遥控器的控制指令，包括四旋翼飞行器的俯仰运动、横滚运动和偏航运动指令，无线通讯模块接收到指令后将指令传输给主控制器用于指令的结算与处理所述无线通讯模块包括一个信号放大电路和滤波电路；所述信号放大电路用于将无线信号功率进行放大，使得无线信号传输距离有了极大提高；所述滤波电路用于滤除无线信号中的噪音和杂波信号，有效的改善无线通讯信号的质量。

3.根据权利要求1所述的四旋翼飞行器姿态修正控制系统，其特征在于：所述电源管理模块包括锂电池、电源管理电路和按键控制电路；所述电源管理电路与所述锂电池连接，并且与所述飞控主控制器、飞行姿态采集模块、驱动模块、无线通讯模块、GPS模块和摄像模块相连接；所述电源管理电路用于将锂电池的电压转换为四旋翼飞行器各个模块所需要的工作电压来保证整个飞行控制系统的正常运行；所述按键控制电路用于控制整个控制系统的电源总开关以及飞行器系统执行一键起飞降落、固件升级、一键自检功能的板载操作电路。

4.根据权利要求1所述的四旋翼飞行器姿态修正控制系统，其特征在于：还包括一种无人机姿态控制系统，所述无人机姿态控制系统包括传感器数据解算处理系统、电机转速控制系统和无线数据通讯系统；所述数据解算处理系统、电机转速控制系统和无线数据通讯系统分别对四旋翼飞行器姿态控制各个基本功能进行了具体操作与实现。

5.根据权利要求4所述的四旋翼飞行器姿态修正控制系统，其特征在于：所述传感器数据解算处理系统用于将四旋翼飞行器的实时的加速度、角速度和磁力计的数据进行解算处理，运用四元数法解算姿态，从而获得飞行器的实时欧拉角数据。

6.根据权利要求4所述的四旋翼飞行器姿态修正控制系统，其特征在于：所述电机转速控制系统应用闭环PID反馈调节的原理，应用了先进串级PID控制器，以四旋翼飞行器的角度反馈作为外环控制，角速度反馈作为内环控制，最后将控制器输出量与飞行器自身Z轴方向的PID输出量结合起来经过一系列计算后通过飞控主控制器输出一定频率变化占空比的PWM信号来驱动四旋翼飞行器四个电机旋转。

7.根据权利要求4所述的四旋翼飞行器姿态修正控制系统，其特征在于：所述无线数据通讯系统用于接受手动操作遥控器所发出的无线数据，工作频段在2.4GHz，并将所接收到控制信号通过串口通信反馈给飞控主控制器。

8.根据权利要求1所述的四旋翼飞行器姿态修正控制系统，其特征在于：在进行原始数据处理时还融合进了数据处理算法，所述数据处理算法包括Newton插值算法和互补滤波算法。

9.根据权利要求8所述的四旋翼飞行器姿态修正控制系统，其特征在于：所述Newton插值算法用于增加四旋翼飞行器姿态采集传感器的数据采集密度，使得数据更加平滑，还能够对数据的趋势进行预测，使飞控主控制器在进行控制PWM输出时更加平滑，进而使得控制四旋翼飞行器在控制四个电机转速变化时变得更加平稳。

10.根据权利要求8所述的四旋翼飞行器姿态修正控制系统，其特征在于：所述互补滤波算法用于消除姿态采集传感器的低频累计误差干扰和高频噪声干扰，从而保证了四旋翼飞行器所采集的原始数据的准确性以确保后面姿态的正确调整。