[发明专利]一种微型扑翼飞行器飞控导航系统

权利要求书

1.一种微型扑翼飞行器飞控导航系统，包括飞控导航计算机、传感器单元、存储单元、GPS接收机、GPS天线和数据通讯接口，其特征在于：所述传感器单元包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁强计、静压传感器和动压传感器，输出的各传感器信号通过AD转换后由数据通讯接口送入飞控导航计算机；所述GPS接收机通过GPS天线接收GPS信号，再将GPS信号通过数据通讯接口送入飞控导航计算机进行配置；所述存储单元包括SRAM存储器和FLASH存储器，通过数据通讯接口与飞控导航计算机相连，飞控导航计算机的所有程序和数据都在SRAM存储器中运行；所述飞控导航计算机通过数据通讯接口向舵机和电子调速器输出控制指令，通过数据通讯接口与数据链路相连，进行遥测数据和遥控命令通讯。

2.根据权利要求1所述的微型扑翼飞行器飞控导航系统，其特征在于：所述的飞控导航计算机、传感器单元、存储单元、GPS接收机、GPS天线和数据通讯接口全部集成于1块Pcb板。

3.根据权利要求2所述的微型扑翼飞行器飞控导航系统，其特征在于：所述的Pcb板在传统多层板的基础上增加地层和电源层，将总线和时钟线布于隔离层内部。

4.根据权利要求1所述的微型扑翼飞行器飞控导航系统，其特征在于：所述的加速度计、陀螺仪、磁强计采用MEMS传感器。

5.根据权利要求1所述的微型扑翼飞行器飞控导航系统，其特征在于：所述的数据通讯接口还包括1个串口，用户通过该串口与所述飞控导航计算机交换信息，交换信息包括航路、控制参数和飞行数据。

6.根据权利要求1所述的微型扑翼飞行器飞控导航系统，其特征在于：所述的传感器单元使用独立电源供电，传感器单元的模拟电路与飞控计算机的数字电路之间有物理隔离。

7.根据权利要求1所述的微型扑翼飞行器飞控导航系统，其特征在于：所述的飞控导航计算机包括通讯控制模块，遥控处理模块，航路生成模块，位置、速度、姿态控制模块，惯性导航和姿态解算模块，手动模式模块，传感器采集处理模块和数据记录、遥测模块，所述传感器处理模块对数据通讯接口送入的各传感器信号进行滤波后送入惯性导航和姿态解算模块，采用全状态完全非线性kalman滤波算法进行姿态解算，获得飞行器空间位置、空速、地速和3个姿态角，送入位置、速度、姿态控制模块；遥控处理模块接收并解析地面指令，将解析后的指令根据命令类型发送到所述航路生成模块；航路生成模块在接收到航路信息后实时生成飞机应该飞往的位置、速度，发送到位置、速度、姿态控制模块；所述位置、速度、姿态控制模块分为位置控制器、空速控制器、姿态控制器和伺服解耦/混合控制器，位置控制器依据航路生成模块的信息，产生姿态控制和空速控制指令，使飞行器的实际的航迹符合预定航路，空速控制器接受到位置控制器的指令后，向姿态控制器接发出指令，姿态控制器将该指令与惯性导航与姿态解算模块的信息比较，形成最终的控制指令并将其发送至所述伺服解耦/混合控制器，伺服解耦/混合控制器将接收到的控制指令分配到对应的执行机构；所述数据记录模块将飞控导航系统的参数进行搜集整理，然后存储到FLASH存储器，同时通过通讯控制器发送给数据链路，实时传送到地面站；所述手动模式模块在飞控系统选择为手动模式的状态下接受遥控处理模块发来的地面控制指令，解算后发给所述伺服解耦/混合控制器。

8.根据权利要求7所述的微型扑翼飞行器飞控导航系统，其特征在于：所述的遥控处理模块当飞行模式为自动模式时，还将指令发送至位置、速度、姿态控制模块；当飞行模式为手动模式时，还将指令发送至手动模式模块。

9.根据权利要求7所述的微型扑翼飞行器飞控导航系统，其特征在于：所述的位置、速度、姿态控制模块的纵向控制采用总能量控制算法。