无人机主要部件

无人机主要部件
无人机主要部件

1、首先介绍的是无人机的大脑——飞控

无人机飞行控制系统是指能够稳定无人机飞行姿态,并能控制无人机自主或半自主飞行的控制系统,是无人机的大脑,也是区别于航模的最主要标志,简称飞控。飞控的作用就是通过飞控板上的陀螺仪,对四轴飞行状态进行快速调整(都是瞬间的事,不要妄想用人肉完成)。如发现右边力量大,向左倾斜,那么就减弱右边电流输出,电机变慢、升力变小,自然就不再向左倾斜。如果没有飞控系统,四轴飞行器就会因为安装、外界干扰、零件之间的不一致等原因形成飞行力量不平衡,后果就是左右、上下地胡乱翻滚,根本无法飞行。

工作过程大致如下:飞控系统实时采集各传感器测量的飞行状态数据、接收无线电测控终端传输的由地面测控站上行信道送来的控制命令及数据,经计算处理,输出控制指令给执行机构,实现对无人机中各种飞行模态的控制和对任务设备的管理与控制;同时将无人机的状态数据及发动机、机载电源系统、任务设备的工作状态参数实时传送给机载无线电数据终端,经无线电下行信道发送回地面测控站。飞控系统的硬件主要包括:主控制模块、信号调理及接口模块、数据采集模块以及舵机驱动模块等。

2、为传感器增稳的——云台

稳定平台,对于任务设备来说太重要了,是用来给相机增稳的部分,几千米的高度上误差个几分几秒就能差出去几十米。它主要通过传感器感知机身的动作,通过电机驱动让相机保持原来的位置,抵消机身晃动或者震动的影响。云台主要考察几个性能:增稳精度、兼容性(一款云台能适配几款相机和镜头)和转动范围(分为俯仰、横滚和旋转三个轴),如果遇到变焦相机,就更加考验云台

的增稳精度了,因为经过长距离的变焦,一点点轻微的震动都会让画面抖动得很厉害。

现时的航拍云台主要由无刷电机驱动,在水平、横滚、俯仰三个轴向对相机进行增稳,可搭载的摄影器材从小摄像头到GoPro,再到微单/无反相机,甚至全画幅单反以及专业级电影机都可以。摄影器材越大,云台就越大,相应的机架也就越大。

上面三个演示的是机身不动、相机动的效果,但实际上云台工作时,是相机不动,而机身动。所以在空中时,无人机的机身不断在动作,云台依然可以保相机镜头的位置,达到增稳的效果。

分类:

目前市面上常见的有三轴增稳云台和两轴增稳云台。

三轴稳定航拍云台是现在主流航拍无人机所采用的航拍防抖云台,如:亿航GhostDrone2.0、零度XPLORER、大疆Phantom3都使用了3轴航拍稳定器的,优点是对航拍时的画面有全方位的稳定,保证画面清晰稳定;而缺点是工程造价较贵,由于电机控制,所以相对会耗电,降低航拍的续航时间。

两轴稳定航拍云台其实是三轴稳定航拍云台的缩减版,在市场上一些定位在低端产品的无人机所大量采用,原因是两轴稳定器能够降低成本,省去了垂直方向上的稳定补偿,对耗电也会有所帮助。大多航拍用的无人机都是轴对称的结构,而轴对称结构在垂直方向上的晃动都不是太厉害,在大疆Phantom2代中,无人机的脚架是作为天线的作用,在飞行中,不能够收起脚架,而航拍相机的水平转动,会让航拍过程中到无人机的脚架,所以实际的作用并非必要,此类型航拍云台。

无人机航拍云台上的耗电是影响无人机飞行的一大因素,在稳定云台的电机耗电上,有网友实际测试,在其他因素相同的情况下,在不安装航拍云台下,飞行时间能够长达26分钟,而安装航拍云台后,飞行时间下降至18分钟,安装了云台后下降了30%的续航时间。

3、使无人机的成为千里眼——图传

无人机图像传输系统就是将天空中处于飞行状态的无人机所拍摄的画面实时稳定的发射给地面无线图传遥控接收设备。

整个图传工作过程大致如下(以数字图传为例):无人机上挂载的视频拍摄装置将采集的视频信号传输到安装在无人机上的图传信号发送器,然后由图传信号发送器的2.4GHz无线信号(市面上单卖的无人机图传套件有1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz频段可选,抗干扰能力、带宽各有不同)传送到地面的接收系统,由接收系统再通过HDMI传输到显示设备上(显示器或平板电视),或者是通过USB 传输到手机与平板电脑上。由此,操控者就能实时地监控到无人机航拍的图像。无人机飞行范围有限,过大会遥控信号变差,同时实时高清图传也是个问题。图像传输距离的远近,图像传输质量的好坏,图像传输的稳定性等是衡量无人机图

传性能的关键因素。同时图像传输系统的性能是区分无人机档次的一个关键因素。

现有的图传主要有模拟和数字两种,而其组成部分主要由发射端、接收端和显示端三部分。

(1) 模拟图传

早期的图传设备都采用的是模拟制式,它的特点是只要图传发射端和接收端工作在一个频段上,就可以收到画面。

优点:

1)价格低廉,市面上的模拟图传发射和接受套装通常在1000元以内

2)可以多个接收同时接收视频信号,模拟图传的发射端相当于广播,只要接收端的频率和发射端一致,就可以接收到视频信号,方便多人观看;选择较多、搭配不同的天线可实现不同的接收效果;

3)工作距离较远,以常用的600mw图传发射为例,开阔地工作距离在2km以上; 4)配合无信号时显示雪花的显示屏,在信号微弱时,也能勉强判断飞机姿态; 5)一体化的视频接受及DVR(录像)和FPV专用视频眼镜技术成熟,产品选择多; 6)视频信号基本没有延迟,对于低空高速飞行必备。

缺点:

1) 发射、接受和天线的产品质量良莠不齐,新手玩家选择困难;

2) 易受到同频干扰,两个发射端的频率若接近时,很有可能导致本机的视频信号被别人的图传信号插入,导致飞机丢失;

3) 接线、安装,调试需要一定经验,对于新手而言增加学习成本;

4) 飞行时安装连接天线、接收端电池、显示器支架等过程繁琐;

5) 没有DVR(视频录制)功能的接收端无法实时回看视频,而有DVR功能的接收端回看视频也较为不便;

6) 模拟图传发射端通常安装在机身外,影响一体机的美观;

7) 玩家个人安装的图传天线若安装不当,可能在有的飞行姿态下会被机身遮挡,导致此时接受信号欠佳,影响飞行安全;

8) 视频带宽小,画质较差,通常分辨率在640*480,影响拍摄时的感观。

适应人群:有一定基础,对穿越飞行等项目热衷的进阶玩家

(2) 数字图传

现在厂商所开发的无人机套机通常都搭载了专用的数字图传,它的视频传输方式是通过2.4g或5.8g的数字信号进行。

优点:

1) 使用方便,通常只需在遥控器上安装手机/平板电脑作为显示器即可;

2) 中高端产品的图像传输质量较高,分辨率可达720p甚至1080p;

3) 中高端产品的传输距离亦可达2km,与普通模拟图传相媲美;

4) 实时回看拍摄的照片和视频方便;

5) 集成在机身内,可靠性较高,一体化设计较为美观。

缺点:

1) 中高端产品的价格昂贵;

2) 低端产品的有效距离短和图像延迟问题非常严重,影响飞行体验和远距离飞行安全;

3) 普通手机和平板电脑在没有配备遮光罩的情况下,在室外环境下飞行时,较低的屏幕亮度使得飞手难以看清画面;

4) 限于厂商实力和研发成本,不同的数字图传对手机/平板作为显示器的兼容性没有充分验证,某些型号可能适配较差。

适应人群:新手玩家,中高端数字图传亦可适应高端玩家要求,但对于穿越飞行而言目前的数字图传延迟仍然较要实现航拍功能时需外接显示器或使用手机/平板电脑作为显示器。

无人机飞行控制方法概述

2017-10-08 GaryLiu 于四川绵阳 无人机的飞行控制是无人机研究领域主要问题之一。在飞行过程中会受到各种干扰,如传感器的噪音与漂移、强风与乱气流、载重量变化及倾角过大引起的模型变动等等。这些都会严重影响飞行器的飞行品质,因此无人机的控制技术便显得尤为重要。传统的控制方法主要集中于姿态和高度的控制,除此之外还有一些用来控制速度、位置、航向、3D轨迹跟踪控制。多旋翼无人机的控制方法可以总结为以下三个主要的方面。 1.线性飞行控制方法 常规的飞行器控制方法以及早期的对飞行器控制的尝试都是建立在线性飞行控制理论上的,这其中就有诸如PID、H∞、LQR以及增益调度法。 1)PID PID控制属于传统控制方法,是目前最成功、用的最广泛的控制方法之一。其控制方法简单,无需前期建模工作,参数物理意义明确,适用于飞行精度要求不高的控制。 2)H∞ H∞属于鲁棒控制的方法。经典的控制理论并不要求被控对象的精确数学模型来解决多输入多输出非线性系统问题。现代控制理论可以定量地解决多输入多输出非线性系统问题,但完全依赖于描述被控对象的动态特性的数学模型。鲁棒控制可以很好解决因干扰等因素引起的建模误差问题,但它的计算量非常大,依赖于高性能的处理器,同时,由于是频域设计方法,调参也相对困难。 3)LQR LQR是被运用来控制无人机的比较成功的方法之一,其对象是能用状态空间表达式表示的线性系统,目标函数是状态变量或控制变量的二次函数的积分。而且Matlab软件的使用为LQR的控制方法提供了良好的仿真条件,更为工程实现提供了便利。 4)增益调度法 增益调度(Gain scheduling)即在系统运行时,调度变量的变化导致控制器的参数随着改变,根据调度变量使系统以不同的控制规律在不同的区域内运行,以解决系统非线性的问题。该算法由两大部分组成,第一部分主要完成事件驱动,实现参数调整。如果系统的运行情况改变,则可通过该部分来识别并切换模态;第二部分为误差驱动,其控制功能由选定的模态来实现。该控制方法在旋翼无人机的垂直起降、定点悬停及路径跟踪等控制上有着优异的性能。 2.基于学习的飞行控制方法 基于学习的飞行控制方法的特点就是无需了解飞行器的动力学模型,只要一些飞行试验和飞行数据。其中研究最热门的有模糊控制方法、基于人体学习的方法以及神经网络法。 1)模糊控制方法(Fuzzy logic) 模糊控制是解决模型不确定性的方法之一,在模型未知的情况下来实现对无人机的控制。 2)基于人体学习的方法(Human-based learning) 美国MIT的科研人员为了寻找能更好地控制小型无人飞行器的控制方法,从参加军事演习进行特技飞行的飞机中采集数据,分析飞行员对不同情况下飞机的操作,从而更好地理解无人机的输入序列和反馈机制。这种方法已经被运用到小型无人机的自主飞行中。 3)神经网络法(Neural networks)

无人机管控现状总结及建议

无人机管控现状总结及 建议 Company number:【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

无人机管控现状全国空中交通管制二十四个分区:空军二十(4+4+3+4+5),海军四个。 五个战区、一个海军: 1、北部战区:长春、沈阳、大连、济南; 2、中部战区:北京、大同、西安、武汉; 3、南部战区:广州、南宁、昆明; 4、东部战区:上海、南京、福州、漳州; 5、西部战区:成都、乌鲁木齐、拉萨、兰州、鼎新; 6、海军:海口、宁波、山海关、青岛。 截至八月初,不完全统计,目前,四川、重庆、福建、云南、北京、天津、河北、新疆、广东、吉林、江苏、陕西等12个省市区陆续出台无人机相关的禁飞、限飞命令或通告;另外有深圳、石家庄、月牙泉、武汉、黄山、大连、柳州、扬州泰州、桂林、泉州、东莞、齐齐哈尔、无锡等十余个城市也在行者区域内禁限飞,或者在机场周边划出了大面积的净空保护区。 对于无人机申报管理有相当完善的政策与登记系统的省市区有: 香港特别行政区、澳门特别行政区; 有具体政策出台,各相关部门分工明确的省市区有: 江苏省、广东省、江西省、重庆市、四川省、陕西省和黑龙江省; 通过多方面咨询能了解大概流程,但没有明确政策,各部门没有明确分工的省市区有:北京市、天津市、上海市、浙江省、河南省、河北省、吉林省、宁夏回族自治区、辽宁省、甘肃省、山东省、安徽省、福建省、广西壮族自治区、海南省、湖北省、内蒙古自治区、新疆维吾尔自治区、贵州省和西藏自治区;

暂时没有相关管理规定或无从得知相关信息的省市区有: 湖南省、青海省、台湾省、云南省和山西省。 全国 2017年1月至6月,全国发生了10余起航班备降或返航,影响旅客万余人。深圳、南京尤甚。 ●全国首批155个民航机场的禁飞区确立。 ●国家民航局发布《民用无人驾驶航空器实名制登记管理规定》。 6月1日 起,对质量在250克以上的无人机实施注册登记。(基本上是个能飞的就比这个重吧微笑脸) 由于相关规定各省比较类似,仅列举几个出台明确规定的(仅摘录不是全部)。 6月陕西(中部战区) ●在陕西省范围内开展无人驾驶航空器飞行活动,应当飞行前一天15时前向 94188部队航空管制部门或民航空中管制部门提出申请,经批准后方可实施。 ●飞行计划申请单位(个人)应在组织飞行前2小时向申报飞行计划的航空管 制部门提出联系放飞事宜、经批准后方可组织飞行。组织飞行的单位(个人)要将航空器的起飞、降落时刻及时通报航管部门。 ●无人驾驶航空器飞行的计划申请内容包括:单位、航空器型号、架数、使用 的机场或临时起降点、任务性质、飞行区域、飞行高度、飞行日期、预计开始和结束时刻及现场人员联系方式等。 ●针对违规飞行行为将依照《中华人民共和国民用航空法》、《中华人民共和

无人机主要部件

1、首先介绍的是无人机的大脑——飞控 无人机飞行控制系统是指能够稳定无人机飞行姿态,并能控制无人机自主或半自主飞行的控制系统,是无人机的大脑,也是区别于航模的最主要标志,简称飞控。飞控的作用就是通过飞控板上的陀螺仪,对四轴飞行状态进行快速调整(都是瞬间的事,不要妄想用人肉完成)。如发现右边力量大,向左倾斜,那么就减弱右边电流输出,电机变慢、升力变小,自然就不再向左倾斜。如果没有飞控系统,四轴飞行器就会因为安装、外界干扰、零件之间的不一致等原因形成飞行力量不平衡,后果就是左右、上下地胡乱翻滚,根本无法飞行。 工作过程大致如下:飞控系统实时采集各传感器测量的飞行状态数据、接收无线电测控终端传输的由地面测控站上行信道送来的控制命令及数据,经计算处理,输出控制指令给执行机构,实现对无人机中各种飞行模态的控制和对任务设备的管理与控制;同时将无人机的状态数据及发动机、机载电源系统、任务设备的工作状态参数实时传送给机载无线电数据终端,经无线电下行信道发送回地面测控站。飞控系统的硬件主要包括:主控制模块、信号调理及接口模块、数据采集模块以及舵机驱动模块等。 2、为传感器增稳的——云台 稳定平台,对于任务设备来说太重要了,是用来给相机增稳的部分,几千米的高度上误差个几分几秒就能差出去几十米。它主要通过传感器感知机身的动作,通过电机驱动让相机保持原来的位置,抵消机身晃动或者震动的影响。云台主要考察几个性能:增稳精度、兼容性(一款云台能适配几款相机和镜头)和转动范围(分为俯仰、横滚和旋转三个轴),如果遇到变焦相机,就更加考验云台的增稳精度了,因为经过长距离的变焦,一点点轻微的震动都会让画面抖动得很厉害。 现时的航拍云台主要由无刷电机驱动,在水平、横滚、俯仰三个轴向对相机进行增稳,可搭载的摄影器材从小摄像头到GoPro,再到微单/无反相机,甚至全画幅单反以及专业级电影机都可以。摄影器材越大,云台就越大,相应的机架也就越大。

小型固定翼无人机飞行控制软件设计与开发

南京航空航天大学 硕士学位论文 小型固定翼无人机飞行控制软件设计与开发 姓名:李俊 申请学位级别:硕士 专业:精密仪器及机械 指导教师:李春涛 2011-03

南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 随着无人机在众多领域开展的广泛应用,对其提出的要求也越来越高,作为“大脑”的飞行控制系统也越来越受到重视。飞行控制软件是无人机飞行控制系统的重要组成部分,其性能直接关系到无人机的飞行安全。因此在飞行控制软件的设计中既要满足基本的飞行功能,又要提高软件本身的安全性能。本课题正是在这个研究背景和实际工程的需求下提出的。 首先,论文采用模块化思想设计开发了一种小型固定翼无人机飞行控制软件,在使整个软件可维护和可扩展的同时,针对软件多任务动态运行、内存保护等要求,设计了数据区轮换读写机制及软件看门狗,解决了多任务对内存读写冲突的问题,保障了飞行控制软件运行的可靠性。 其次,结合飞行控制计算机的资源配置,完成了目标硬件的初始化、串口驱动、脉宽调制接口驱动、模拟量驱动和离散量驱动软件设计与开发。完成底层驱动环境开发后,对飞行控制软件进行了任务划分和优先级分配。在综合考虑飞行控制软件性能和功能需求的基础上,设计开发了传感器采集、控制律解算、遥控遥测和导航制导等9个任务,实现了自主导航、指令导航和人工导航三种飞行模态,并通过事件触发的方式对多任务进行调度管理,实现了不同飞行模态间的平滑切换。 再次,针对机载设备的配置情况,设计了传感器信息源故障和测控系统链路故障的处理逻辑。给出了传感器的通信状态、数据安全范围和测控系统链路等故障诊断机制,设计了传感器高度信息源、定位信息源、测控链路等故障处置逻辑,确保了无人机的空中安全飞行。 最后,在实时仿真环境下,对飞行控制软件进行了半物理飞行仿真验证,测试了传感器故障和测控链路故障逻辑,仿真结果表明本文所设计的软件满足了小型固定翼无人机飞行控制的需求。 关键词:飞行控制软件,小型固定翼无人机,模块化,安全可靠,故障处理

无人机飞行路线控制系统设计

无人机飞行路线控制系统设计 由于无人机是通过无线遥控的方式完成自动飞行和执行各种任务,具有安全零伤亡、低能耗、重复利用率高、控制方便等优点,因此得到了各个国家、各行各业的高度重视和广泛应用。尤其以美国为代表,无论是在军事、民用、环境保护还是科学研究中,都将无人机的使用发挥到淋漓尽致,其拥有全球最先进的“捕食者”和“全球鹰”战斗无人机、监测鸟类的“大乌鸦”无人机、民用用途的“伊哈纳”无人机等等。我国在无人机研制方面也取得了一定的成就,拥有技术卓越的“翔龙”和“暗箭”高空高速无人侦查机、多用途的“黔中”无人机、探测海洋的“天骄”无人机、中继通讯的“蜜蜂”无人机等等。在未来,随着现代化工业技术、信息技术、自动化技术、航天技术等高新技术的迅速发展,无人机技术将日趋成熟,性能日益完善,为此将拥有更为广阔的应用前景。为确保无人机能够有效地完成各种飞行任务,研发者开发了各种技术方式的飞行控制系统,完成对无人机的起飞、飞行控制、着陆以及相应目标任务等操作的控制。飞行路线控制是飞行控制系统中最基础也是最核心的功能控制部分,其它所有的飞行任务控制都是飞行路线控制的基础之上实现。目前对于无人机飞行路线的控制已有各种各样方式的系统,但大多数系统都存在一定缺陷,如有些系统操作过于繁杂,不够智能化;有些系统只能在视距范围遥 控无人机,严重限制了无人机的使用;有些系统过于专用化,不能适用于大多数类型的无人机;有些比较完善的系统,造价又过于昂贵,等等一系列问题。针对以上存在的这些问题,本课题提出了一种成本低、

遥控距离远、智能化、高效化、适用性广的无人机飞行路线控制系统设计方案。该系统方案包括两大部分,一部分是操作人员所处的地面监控系统,一部分是无人机端的受控系统,实现的机制主要是无人机不断地将自身的定位信息实时地传送给地面控制系统,地面控制系统将无人机位置信息通过电子地图可视化显示给操作人员,操作人员结合本次飞行任务,采用灵活的鼠标绘制方式在地图上绘制预定的飞行路线,地面控制系统对绘制路线进行自动处理生成可用的路线控制信息帧并发送给无人机受控系统,无人机受控系统接收到位置控制信息帧,不断结合实时的方位信息得到飞行控制信息,从而遥控无人机按照预定路线飞行。此外,为方便用户以后对历史数据的查看,以分析总结得到一些有价值的信息,地面监控系统还包含了对预定路线和无人机历史飞行路线的存储、查询和在地图中回放功能。基于GIS技术的地面监控系统的具体实现是在Windows操作系统上,采用Visual Basic作为系统开发环境并结合MSComm串口通信技术、Mapx二次开发组件技术、Winsock网络接口技术以及Access数据库技术完成软件设计,实现与无人机受控系统的无线通信、GIS系统操作和监控、历史数据存储和重现等,其中实验区域的电子地图采用Mapinfo Professional开发软件绘制完成,并创新性地设计并绘制了画面简洁的带高层信息的二点三维矢量地图,而对于绘制路线的优化和提取处理采用了垂距比值法和最小R值法。无人机端使用BDS-2/GPS双卫星系统对无人机实时位置进行高精度的定位,采用双串口单片机进行运算控制处理,实时的飞行控制信息采用了几何空间算法得到,另外采

关于无人机飞行控制系统的全面解析

关于无人机飞行控制系统的全面解析 飞控的大脑:微控制器在四轴飞行器的飞控主板上,需要用到的芯片并不多。目前的玩具级飞行器还只是简单地在空中飞行或停留,只要能够接收到遥控器发送过来的指令,控制四个马达带动桨翼,基本上就可以实现飞行或悬停的功能。意法半导体高级市场工程师介绍,无人机/多轴飞行器主要部件包括飞行控制以及遥控器两部分。其中飞行控制包括电调/马达控制、飞机姿态控制以及云台控制等。目前主流的电调控制方式主要分成BLDC方波控制以及FOC正弦波控制。 高通和英特尔推的飞控主芯片CES上我们看到了高通和英特尔展示了功能更为丰富的多轴飞行器,他们采用了比微控制器(MCU)更为强大的CPU或是ARM Cortex-A系列处理器作为飞控主芯片。例如,高通CES上展示的Snapdragon Cargo无人机是基于高通Snapdragon芯片开发出来的飞行控制器,它有无线通信、传感器集成和空间定位等功能。Intel CEO Brian Krzanich也亲自在CES上演示了他们的无人机。这款无人机采用了RealSense技术,能够建起3D地图和感知周围环境,它可以像一只蝙蝠一样飞行,能主动避免障碍物。英特尔的无人机是与一家德国工业无人机厂商Ascending Technologies合作开发,内置了高达6个英特的RealSense3D摄像头,以及采用了四核的英特尔凌动(Atom)处理器的PCI-express定制卡,来处理距离远近与传感器的实时信息,以及如何避免近距离的障碍物。这两家公司在CES展示如此强大功能的无人机,一是看好无人机的市场,二是美国即将推出相关法规,对无人机的飞行将有严格的管控。 多轴无人机的EMS/传感器某无人机方案商总经理认为,目前业内的玩具级飞行器,虽然大部分从三轴升级到了六轴MEMS,但通常采用的都是消费类产品如平板或手机上较常用的价格敏感型型号。在专业航拍以及专为航模发烧友开发的中高端无人机上,则会用到质量更为价格更高的传感器,以保障无人机更为稳定、安全的飞行。这些MEMS传感器主要用来实现飞行器的平稳控制和辅助导航。飞行器之所以能悬停,可以做航拍,是因为MEMS传感器可以检测飞行器在飞行过程中的俯仰角和滚转角变化,在检测到角度变化

小型无人机飞控系统介绍与工作原理

飞控系统是无人机的核心控制装置,相当于无人机的大脑,是否装有飞控系统也是无人机区别于普通航空模型的重要标志。在经历了早期的遥控飞行后,目前其导航控制方式已经发展为自主飞行和智能飞行。导航方式的改变对飞行控制计算机的精度提出了更高的要求;随着小型无人机执行任务复杂程度的增加,对飞控计算机运算速度的要求也更高;而小型化的要求对飞控计算机的功耗和体积也提出了很高的要求。高精度不仅要求计算机的控制精度高,而且要求能够运行复杂的控制算法,小型化则要求无人机的体积小,机动性好,进而要求控制计算机的体积越小越好。 在众多处理器芯片中,最适合小型飞控计算机CPU的芯片当属TI公司的TMS320LF2407,其运算速度以及众多的外围接口电路很适合用来完成对小型无人机的实时控制功能。它采用哈佛结构、多级流水线操作,对数据和指令同时进行读取,片内自带资源包括16路10位A /D转换器且带自动排序功能,保证最多16路有转换在同一转换期间进行,而不会增加CPU 的开销;40路可单独编程或复用的通用输入/输出通道;5个外部中断;集成的串行通信接口(SCI),可使其具备与系统内其他控制器进行异步(RS 485)通信的能力;16位同步串行外围接口(SPI)能方便地用来与其他的外围设备通信;还提供看门狗定时器模块(WDT)和CAN通信模块。 飞控系统组成模块 飞控系统实时采集各传感器测量的飞行状态数据、接收无线电测控终端传输的由地面测控站上行信道送来的控制命令及数据,经计算处理,输出控制指令给执行机构,实现对无人机中各种飞行模态的控制和对任务设备的管理与控制;同时将无人机的状态数据及发动机、机载电源系统、任务设备的工作状态参数实时传送给机载无线电数据终端,经无线电下行信道发送回地面测控站。按照功能划分,该飞控系统的硬件包括:主控制模块、信号调理及接口模块、数据采集模块以及舵机驱动模块等。 模块功能 各个功能模块组合在一起,构成飞行控制系统的核心,而主控制模块是飞控系统核心,它与信号调理模块、接口模块和舵机驱动模块相组合,在只需要修改软件和简单改动外围电路的基础上可以满足一系列小型无人机的飞行控制和飞行管理功能要求,从而实现一次开发,多型号使用,降低系统开发成本的目的。系统主要完成如下功能: (1)完成多路模拟信号的高精度采集,包括陀螺信号、航向信号、舵偏角信号、发动机转速、缸温信号、动静压传感器信号、电源电压信号等。由于CPU自带A/D的精度和通道数有限,所以使用了另外的数据采集电路,其片选和控制信号是通过EPLD中译码电路产生的。

浅析无人机航空摄影测量系统及应用

浅析无人机航空摄影测量系统及应用 发表时间:2017-10-26T19:53:11.473Z 来源:《建筑科技》2017年9期作者:舒永国 [导读] 发展低空无人飞行器航测遥感系统是提高测绘现势性的迫切需要,是做好应急救急工作的迫切需要,是构建数字中国、数字城市建设的迫切需要。基于此,本文主要对无人机航空摄影测量系统及应用进行分析探讨。 北京市自来水集团禹通市政工程有限公司北京 100089 摘要:测绘测量技术系统是应对自然灾害、有效处置突发事件、构建完善保障系统与加强防灾减灾工作建设的重要组成部分,也是目前的一个重要战略问题。发展低空无人飞行器航测遥感系统是提高测绘现势性的迫切需要,是做好应急救急工作的迫切需要,是构建数字中国、数字城市建设的迫切需要。基于此,本文主要对无人机航空摄影测量系统及应用进行分析探讨。 关键词:无人机;航空摄影;测量系统;应用 1、前言 航空数字摄影测量是基础地理信息采集的最有效手段之一。随着计算机技术的发展和微处理机的广泛应用,政府各部门对测绘资料的需求越来越大,对资料现势性要求越来越高,对资料所能包涵的信息容量越来越多。无人机航空摄影测量作为一种新型的测量方式不断呈现在大家的面前,伴随着高科技技术环境下测绘技术与测绘装备的快速发展,融合了无人机技术、航空摄影技术、移动测量技术、数字通信技术等一系列新兴技术形态的无人机航空摄影测量系统成为防灾减灾的重要手段,它建立起一整套综合应急测绘保障服务系统。 2、无人机航空摄影测量系统 目前,国内已经投入使用的无人机航空摄影测量系统有“华鹰”、“飞象”、“QuickEye”等。无人机航空摄影测量系统主要由硬件系统和软件系统组成。硬件系统包括机载系统和地面监控系统;软件系统则涵盖了航线设计、飞行控制、远程监控、航摄检查、数据预处理等五个主要的系统。 2.1硬件系统 2.1.1无人机机载系统 在整个无人机航空摄影测量系统构成中,无人机作为主要的系统搭载平台,是整个系统集成与融合的重要基础。这一硬件系统主要由无人机、数字摄影系统、导航与飞行控制系统、通信系统等部分构成。在该系统工作的过程中,整个系统会按照预先设定的航线进行相应的自主飞行,并且完成预先设定的航空摄影测量任务,同时实时地把飞机的速度、高度、飞行状态、气象状况等参数传输给地面控制系统。 2.1.2地面飞行监控系统 这一分支系统是影响飞行平台运行的重要因素,主要有电子计算机、飞行控制软件、电子通信控制介质和电台等设备。在飞行平台的运行过程中,地面飞行控制系统可以据无人机飞行控制系统发回的飞行参数信息,实时在地图上精确标定飞机的位置、飞行路线、轨迹、速度、高度和飞行姿态,使地面操作人员更容易掌握无人机的飞行状况。 2.2软件系统 2.2.1航线设计软件 航线设计在无人机航空摄影测量系统中扮演着十分重要的角色,其直接决定了整个系统工作的方向和精准度。这一分支系统作为信息采集的关键步骤,需要对于系统运行经过的作业范围、地形地貌特点、属性精度要求、摄影测量参数以及摄影测量的结果进行综合设定。航线设计软件需要对相关的工作参数进行综合设定,诸如计算行高、重叠度和地面分辨率等飞行参数,进而获得飞行所需的曝光点坐标、基线长度等参数。此外,航线设计软件还有一个十分重要的功能,那就是对于设计好的航线进行检查,诸如:航线走向、摄影基面、行高、地面分辨率和像片重叠度等。 2.2.2数据接受与预处理系统 这是无人机系统中最为重要的软件系统,也是无人机航空摄影测量系统室外作业的最后一步,直接影响到后续的图像数据处理质量。一般情况下,无人机航空摄影测量系统在影像获取过程中,由于受外界和内部因素的影响,可能降低获取的原始图像的质量。为避免原始图像后续处理的质量问题,在影像配准、拼接之前,必须对原始影像进行预处理。这一预处理的过程,先后涵盖了图像校正、图像增强等方面。 3、项目应用实践 3.1工程概况 井山水库位于抚河流域东乡河南港支流黎圩水上游,地处江西省抚州市东乡县黎圩镇内,坝址位于南港支流东乡县黎圩镇井山村上游河段1.0km狭谷段,坝址区距黎圩镇约5km,距东乡县县城约25km,控制流域面积25.2km2,正常蓄水位83.00m(黄海高程,下同),总库容2250×104m3,是一座灌溉、供水等综合效益的中型水利枢纽工程。 3.2外业测量 3.2.1航摄 航摄仪采用Sonya7R,焦距35mm,相幅大小为:7360×4192,像元分辨率为4.88um。本次无人机航摄分两个架次进行,由GPS领航数据计算相对飞行高度为724m,地面分辨率为0.09m,航摄面积约10km2。两个架次飞行质量和影像良好,影像清晰度较高,且照片色彩均匀,饱和度良好,能够表达真实的地物信息,可以满足1:2000成图要求。本次飞行航向重叠度为75%,旁向重叠度为50%。 3.2.2像控测量 像控点的布设应能够有效控制成图的范围,测区的四周及中心位置必须布设控制点,根据测区的情况,每个测区布设控制点20多个,且都设置为平高点。 3.2.3空中三角测量 本项目采用SVS软件进行空三加密,根据航空飞行及影像分布情况,将空三区域分为两个加密区域网采用自动与手动相结合的方式进行空三加密,即采用自动匹配进行像点量测,剔除粗差。人工调整直至连接点符合规范要求,保证在2/3个像素以内。加入外业像控点对本

无人机管理规程

1.0 2.0 3.0 3.1 3.2 3.3 4.0 5.0 5.1 5.1.1 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.3 5.3.1目的 为规范使用无人机,妥善管理公司的固定资产,特制定本规程。 使用范围 仅限于与公司相关的业务 职责 人事行政负责人负责《无人机管理规程》的制定、修订及各部门执行的监督检查。行政助理负责车辆的日常管理、保管。 其他各部门负责人负责本部门《无人机管理规程》的宣传、培训、执行监管。 财务部负责人负责制度相关费用的账务管理工作。 弱电工程师负责无人机的使用期间的问题处理。 项目经理负责《无人机管理规程》的审核和作业流程的监察工作。 定义 无人机指公司购进的航拍器械。 程序文件 借用流程 借用人向人事行政部提交借用申请→审核通过→《借用登记表》(附件一)登记→委派工程技术部人员现场支持。 使用条例 使用前务必检查设备及其配件是否齐全完好,电池充足,存储卡使用空间是否足够; 停飞后检查设备及其配件是否齐全完好,导出数据并将电池充满后归还人事行政部; 飞行使用中如遇设备故障,立即采取处理措施,以不造成设备损坏为最高准则,同时参照航拍机维修条例执行操作。 使用注意事项 飞行前,请仔细检查螺旋桨是否损坏、老化,电池电量是否充足、其他部件是否

5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.5 5.3.6 5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4 6.0 6.1 7.0 7.1应该更换或维修; 确保您的智能飞行电池、遥控器及其他设备电量充足; 请选择开阔空旷的飞行场地,远离人群及建筑物,请勿在人群或动物上方停留飞行; 根据相关法律规定,无人机飞行范围需在目视视距半径500米,相对高度120米范围内,确保飞机在您的视线之范围内,请勿在障碍物背面飞行,以减少操作不可控性,若违反相关法律规定将自行承担相关责任; 无人机飞行时必须考量现场天气、风向等因素,以减少操作不可控性; 飞行过程中,在使用自动功能时,如自动起飞、自动降落等,双手请不要离开遥控器,请始终保持对飞机控制; 在确认取得良好GPS信号后再起飞,并尽可能利用安全飞行功能,如自动返航,定点悬停等; 使用人管理 使用人应严格按照《无人机管理规程》使用无人机,如有违反责任自负。 使用人应爱惜公司财产,人为损失将自负。 使用人需学习《无人机使用学习教材》并经项目经理验证后授权。 使用人在使用过程中无人机发生失控故障时,立即停止遥控器的所有操作并第一时间向工程技术部报事。 支持文件 SAVILLS-CQ/YKJ-XZ-《无人机使用学习教材》 支持记录 SAVILLS-CQ/YKJ-XZ-《借用登记表》

无人机飞行管理规定

无人机飞行管理规定 1.从事通用航空飞行活动的单位、个人使用机场飞行空域、航路、航线,应当按照国家有关规定向飞行管制部门提出申请,经批准后方可实施。 2.从事通用航空飞行活动的单位、个人,根据飞行活动要求,需要划设临时飞行空域的,应当向有关飞行管制部门提出划设临时飞行空域的申请。划设临时飞行空域的申请,应当在拟使用临时飞行空域7个工作日前向有关飞行管制部门提出。负责批准该临时飞行空域的飞行管制部门应当在拟使用临时飞行空域3个工作日前作出批准或者不予批准的决定,并通知申请人。 以下摘取的部分无人机法规: (1)无人机(UA:Unmanned Aircraft),是由控制站管理(包括远程操纵或自主飞行)的航空器。也称远程驾驶航空器(RPA:Remotely Piloted Aircraft) (2)无人机系统(UAS:Unmanned Aircraft System),也称远程驾驶航空器系统(RPAS:Remotely Piloted Aircraft Systems),是指由无人机、相关的控制站、所需的指令与控制数据链路以及批准的型号设计规定的任何其他部件组成的系统。 (3)无人机系统驾驶员,由运营人指派对无人机的运行负有必不可少职责并在飞行期间适时操纵无人机的人。

(4)无人机系统的机长,是指在系统运行时间内负责整个无人机系统运行和安全的驾驶员。 (5)无人机观测员,由运营人指定的训练有素的人员,通过目视观测无人机,协助无人机驾驶员安全实施飞行,通常由运营人管理,无证照要求。 (6)运营人,是指从事或拟从事航空器运营的个人、组织或企业。 (7)控制站(也称遥控站、地面站),无人机系统的组成部分,包括用于操纵无人机的设备。 (8)指令与控制数据链路(C2:Commandand Control datalink),是指无人机和控制站之间为飞行管理之目的的数据链接。 (9)感知与避让,是指看见、察觉或发现交通冲突或其他危险并采取适当行动的能力。 (10)无人机感知与避让系统,是指无人机机载安装的一种设备,用以确保无人机与其它航空器保持一定的安全飞行间隔,相当于载人航空器的防撞系统。在融合空域中运行的Ⅺ、Ⅻ类无人机应安装此种系统。 (11)视距内(VLOS:Visual Line of Sight)运行,无人机在驾驶员或观测员与无人机保持直接目视视觉接触的范围内运行,且该范围为目视视距内半径不大于500米,人、机相对高度不大于120米。

无人机数据传输系统-手册

1.概论: 无人机,即无人驾驶的飞机。是指在飞机上没有驾驶员,只是由程序控制自动飞行或者由人在地面或母机上进行遥控的飞机。它装有自动驾驶仪、程序控制系统、遥控与遥测系统、自动导航系统、自动着陆系统等,通过这些系统可以实现远距离飞行并得以控制。无人机与有人驾驶的飞机相比而言,重量轻、体积小、造价低、隐蔽性好,特别宜于执行危险性大的任务,因此被广泛应用。 二、无人机的特点及技术要求 无人机没有飞行员,其飞行任务的完成是由无人飞行器、地面控制站和发射器组成的无人机系统在地面指挥小组的控制一下实现的。据此,无人机具有以下特点: (1)结构简单。没有常规驾驶舱,无人机结构尺寸比有人驾驶飞机小得多。有一种无尾无人机在结构上比常规飞机缩小40%以上。重量减轻,体积变小,有利于提高飞行性能和降低研制难度。 (2)安全性强。无人机在操纵人员培训和执行任务时对人员具有高度的安全性,保护有生力量和稀缺的人力资源。可以用来执行危险性大的任务。 (3)性能提高。无人机在设计时不用考虑飞行员的因素。许多受到人生理和心理所限的技术都可在无人机上使用,从而突破了有人在机的危险,保证了飞行的安全性。 (4)一机多用,稍作改进后发展为轻型近距离对地攻击机。

(5)采用成熟的发动机和主要机载设备,以减少研制风险与经费投入,加快研制进度。联合研制以减小投资风险、解决经费不足有利于扩大出口及扬长技术与设备优势。 (6)研制综合训练系统。技术要求有: (1)信息技术包括信息的收集和融合,信息的评估和表达,防御性的信息战、自动目标确定和识别等; (2)设备组成包括低成本结构、小型化及模块化电子设备、低可见性天线、小型精确武器、可储存的高性能发动机及电动作动器等; (3)性能实现包括先进的低可见性和维护性技术、任务管理和规划、组合模拟和训练环境等。 三、无人机系统按照功能划分,主要包括四部分: (1)飞行器系统 包括空中和地面两大部分。空中部分包括:无人机、机载电子设备和辅助设备等,主要完成飞行任务。地面部分包括:飞行器定位系统、飞行器控制系统、导航系统以及发射回收系统,主要完成对飞行器的遥控、遥测和导航任务,空中与地面系统通过数据链路建立起紧密联系。 (2)数据链系统 包括:遥控、遥测、跟踪测量设备、信息传输设备、数据中继设备等用以指挥操纵飞机飞行,并将飞机的状态参数及侦察信息数据传到控制站。 (3)任务设备系统 包括:为完成各种任务而需要在飞机上装载的任务设备。

无人机管控现状总结及建议

无人机管控现状 全国空中交通管制二十四个分区:空军二十(4+4+3+4+5),海军四个。 五个战区、一个海军: 1、北部战区:长春、沈阳、大连、济南; 2、中部战区:北京、大同、西安、武汉; 3、南部战区:广州、南宁、昆明; 4、东部战区:上海、南京、福州、漳州; 5、西部战区:成都、乌鲁木齐、拉萨、兰州、鼎新; 6、海军:海口、宁波、山海关、青岛。 截至八月初,不完全统计,目前,四川、重庆、福建、云南、北京、天津、河北、新疆、广东、吉林、江苏、陕西等12个省市区陆续出台无人机相关的禁飞、限飞命令或通告;另外有深圳、石家庄、月牙泉、武汉、黄山、大连、柳州、扬州泰州、桂林、泉州、东莞、齐齐哈尔、无锡等十余个城市也在行者区域内禁限飞,或者在机场周边划出了大面积的净空保护区。 ?对于无人机申报管理有相当完善的政策与登记系统的省市区有: 香港特别行政区、澳门特别行政区; ?有具体政策出台,各相关部门分工明确的省市区有: 江苏省、广东省、江西省、重庆市、四川省、陕西省和黑龙江省; ?通过多方面咨询能了解大概流程,但没有明确政策,各部门没有明确分工的省市区有:北京市、天津市、上海市、浙江省、河南省、河北省、吉林省、宁夏回族自治区、辽宁省、甘肃省、山东省、安徽省、福建省、广西壮族自治区、海南省、湖北省、内蒙古自治区、新疆维吾尔自治区、贵州省和西藏自治区;

?暂时没有相关管理规定或无从得知相关信息的省市区有: 湖南省、青海省、台湾省、云南省和山西省。 5.17 全国 2017年1月至6月,全国发生了10余起航班备降或返航,影响旅客万余人。深圳、南京尤甚。 ●全国首批155个民航机场的禁飞区确立。 ●国家民航局发布《民用无人驾驶航空器实名制登记管理规定》。6月1日起,对质量在 250克以上的无人机实施注册登记。(基本上是个能飞的就比这个重吧微笑脸) 由于相关规定各省比较类似,仅列举几个出台明确规定的(仅摘录不是全部)。 6月陕西(中部战区) ●在陕西省范围内开展无人驾驶航空器飞行活动,应当飞行前一天15时前向94188部队 航空管制部门或民航空中管制部门提出申请,经批准后方可实施。 ●飞行计划申请单位(个人)应在组织飞行前2小时向申报飞行计划的航空管制部门提出 联系放飞事宜、经批准后方可组织飞行。组织飞行的单位(个人)要将航空器的起飞、降落时刻及时通报航管部门。 ●无人驾驶航空器飞行的计划申请内容包括:单位、航空器型号、架数、使用的机场或临 时起降点、任务性质、飞行区域、飞行高度、飞行日期、预计开始和结束时刻及现场人员联系方式等。 ●针对违规飞行行为将依照《中华人民共和国民用航空法》、《中华人民共和国治安管理处 罚法》、《通用航空飞行管制条例》等法律法规予以处罚 ●设置很多公园可供爱好者放飞

(完整版)无人机飞行控制系统仿真研究本科生毕业论文

1 绪论 本章先主要介绍了无人机进无人机的特点,国内外研究现状和发展趋势及这篇文章的主要内容安排。 1.1无人机概述 无人机即无人驾驶飞机,也称为遥控驾驶飞行器,是机上没有驾驶员,靠自身程序控制装置操纵,自动飞行或者由人在地面或母机上进行遥控的无人驾驶飞行器,在它上面装有自动驾驶仪、程序控制系统、遥控与遥测系统、自动导航系统、自动着陆系统等,通过这些系统实现远距离控制飞行。无人机大体上由无人机载体、地面站设备(无线电控制、任务控制、发射回收等起降装置)以及有效负荷三部分组成。 无人机在航空业已有一百年的历史了。第一驾遥控航模飞机于1909年在美国试飞成功。1915年10月德国西门子公司研制成功采用伺服控制装置和指令制导的滑翔炸弹,它被公认为有控的无人机的先驱。世界上第一架无人机是英国人于1917年研制的。这是一架无线电操纵的小型单翼机,由于当时的许多技术问题,所以试验失败。一直到1921年英国才研制成可付诸实用的第一驾靶机。1918年德国也研制成第一驾无人驾驶的遥控飞机。1920年简氏《世界各地飞机》首次提到无人机。20世纪30年代初无线电操纵的无人靶机研制成功。在20世纪40至50年代,无人机逐渐得到了广泛使用,但这时主要是作为靶机使用。世界各国空军于20世纪50年代大量装备了无人驾驶飞机作为空靶。进入20世纪60年代后,美国出于冷战需要,将无人机研究重点放在侦察用途方面,这标志着无人机技术开始进入了以应用需求为牵引的快速发展时代。 由于无人机具有低成本、零伤亡、可重复使用和高机动等优点,因此

深受世界各国军队的广泛欢迎,近年来得到了快速发展。对于无人机而言,其自动飞行控制系统的设计是至关重要的,它的优劣程度直接影响到无人机各项性能(包括起飞着陆性能、作业飞行性能、飞行安全可靠性能、系统的自动化性和可维护性等)。因此,研究无人机的自动飞行控制技术具有十分重要的现实意义,尤其是在军事上的重要性己经得到国内外的高度重视,而无人机飞行控制系统是无人机能够安全、有效地完成复杂战术、战略使命的基本前提,因此迫切需要加强该领域的研究工作。 无人机的研制早在 20 世纪初就开始了,几乎与有人机同步,自30年代国外首次采用无线电操纵的模型飞机作为靶机以后,无人机的发展十分迅速。40年代,低空低速的小型活塞式靶机投入使用。50年代出现了高亚音速和超音速高性能的靶机,世界各国空军开始大量装备无人机作为空靶。60年代以后,随着微电子技术、导航与控制技术的发展,一些国家研制了无人驾驶侦察机,美国率先研制成功无人驾驶侦察机,并开始用于越战。无人机受到越来越多国家的青睐,发展迅猛。在1982年的中东战争中,以色列在贝卡谷地交战中,用“侦察兵”和“猛犬”无人机诱骗叙军的地空导弹的制导雷达开机,侦查获取了雷达的工作参数并测定了其所在位置。无人机的飞速发展是在海湾战争后,以美国为首的多国部队的无人机在海湾战争中成功地完成了战场侦察、火炮校射、通信中继和电子对抗任务。无人机的研制成功和战场运用,揭开了以远距离攻击型智能化武器、信息化武器为主导的“非接触性战争”的新篇章,由此引发了无人机及其飞行控制研究的热潮。 美国、英国、法国、德国、以色列、澳大利亚等国都针对这个领域投入了相当的研究力量。究其原因,用无人机替代有人驾驶飞机可以降低生产成本,便于运输、维修和保养,而且不用考虑人的生理和心理承受极限。未来无人机在军事和民事上都有广泛的应用前景。在军事领域,采用无人

无人机管理制度及运用

无人机管理制度及运用 一、无人机管理制度 为贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的安全方针,有序推 进安全生产标准化、管理精细化,弘扬“高标严管品质清廉”的精神。我分部购入大疆无人机1台,运用于安全质量环保、抢险救灾和形 象进度等方面的监测。依据中国民用航空局飞行标准司《轻小型民 用无人机系统运行暂行规定》征求意见稿,特制定本《制度》。 1、无人机纳入分部项管会管理,无人机使用和保管由分部安质部负责,其他人员使用需在安质部登记备案。 2、无人机操作员必须认真负责、不得粗心大意、不得盲目蛮干、以免危机他人的生命或财产安全。无人机操作员必须经过出售方的 培训并考核合格才能操作。 3、无人机操作员在酒后或受任何药物影响其工作能力时,严禁操作无人机,避免造成安全事件。 4、无人机起飞前操作员必须掌握天气情况、周边环境等,在风雨雪雾雷电等恶劣天气下严禁飞行,以免损坏。 5、在开阔的场地飞行:飞行时请远离建筑物、数木、高压线以及其它障碍物,同时远离水面、人群和动物。 6、在视距范围内飞行:请保持飞行器始终在视距范围内,避免飞到可能阻挡视线的物体后面造成损坏。 7、无人机与各类架空线路距离必须大于7m以上,无人机飞行 垂直高度距离路基顶面不得大于60m,无人机飞行水平宽度不得超 越青连铁路红线外30m,严禁在其它地方飞行。

8、本制度最终解释权归分部安质部,本制度不足之处在无人机使用过程中进行修订。 二、无人机性能简介 大疆PHANTOM 3 Advanced无人机由飞行器和遥控器组成。 飞行器起飞重量1280g,最大起飞速度5m/s,最大下降速度3m/s,最大水平飞行速度16m/s,最大飞行海拔高度6000m,最大平面控 制距离5000m,最大垂直飞行高度120m。 无人机机身展示 三、无人机在安全质量环保检查中的运用 运用无人机在安全质量检查中达到了“横向到边、纵向到底、全 方位无死角”的效果。在绿化工程和防护栅栏工程检查中发挥的作用 尤为突出,通过航拍能全方位的掌握施工现场存在的问题,并分析 影像资料、查找原因、以安全检查“四定”原则下发整改通知单,督 促现场积极整改,确保安全生产、质量合格。

无人机硬件解读

在今年CES上无人机成为了展会最大的热点之一,大疆(DJI)、Parrot、3D Robotics、AirDog等知名无人机公司都有展示他们的最新产品。甚至是英特尔、高通的展位上展出了通信功能强大、能够自动避开障碍物的飞行器。无人机在2015年已经迅速地成为现象级的热门产品,甚至我们之前都没有来得及细细研究它。 与固定翼无人机相比,多轴飞行器的飞行更加稳定,能在空中悬停。主机的硬件结构及标准的遥控器的结构图如下图。 四轴飞行器系统解析图

遥控器系统解析图 以上只是标准产品的解剖图,有些更加高级的如针对航模发烧友和航拍用户们的无人机系统,还会要求有云台、摄像头、视频传输系统以及视频接收等更多模块。飞控的大脑:微控制器 在四轴飞行器的飞控主板上,需要用到的芯片并不多。目前的玩具级飞行器还只是简单地在空中飞行或停留,只要能够接收到遥控器发送过来的指令,控制四个马达带动桨翼,基本上就可以实现飞行或悬停的功能。 意法半导体高级市场工程师介绍,无人机/多轴飞行器主要部件包括飞行控制以及遥控器两部分。其中飞行控制包括电调/马达控制、飞机姿态控制以及云台控制等。目前主流的电调控制方式主要分成BLDC方波控制以及FOC正弦波控制。

新唐的MCU负责人表示:多轴飞行器由遥控,飞控,动力系统,航拍等不同模块构成,根据不同等级产品的需求,会采用到不同CPU内核。例如小四轴的飞行主控,因功能单纯,体积小,必须同时整合遥控接收,飞行控制及动力驱动功能;中高阶多轴飞行器则采用内建DSP及浮点运算单元的,负责飞行主控功能,驱动无刷电机的电调(ESC)板则采用MINI5系列设计。低阶遥控器使用SOP20封装的4T8051 N79E814;中高阶遥控器则采用Cortex-M0M051系列。另外,内建ARM9及H.264视频边译码器的N329系列SOC则应用于2.4G及5.8G的航拍系统。 在飞控主板上,目前控制和处理用得最多的还是MCU而不是CPU。由于对于飞行控制方面主要都是浮点运算,简单的ARM Cortex-M4内核32位MCU都可以很好的满足。有的传感器MEMS芯片中已经集成了DSP,与之搭配的话,更加简单的8位单片机也可以做到。 高通和英特尔推的飞控主芯片

无人机飞行控制系统仿真研究

无人机的数学模型 无人机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机。可反复使用多次,广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜和电子干扰等。因此研究无人机控制系统的设计具有重要意义。要研究无人机动力学模型的姿态仿真,首先必须建立飞机的数学模型。在忽略机体震动和变形的条件下,飞机的运动可以看成包含六个自由度的刚体运动,其中包含绕三个轴的三种转动(滚动、俯仰与偏航)和沿三个轴的线运动。为了确切的描述飞机的运动状态,必须选择合适的坐标系。 1.1常用坐标系 1.1.1地面坐标系 地面坐标系是与地球固连的坐标系。原点A固定在地面的某点,铅垂轴向上为正,纵轴与横轴为水平面内互相垂直的两轴。见图1-1。 图1-1 地面坐标系 1.1.2机体坐标系 机体坐标系原点在机的重心上,纵轴在飞机对称平面内,平行于翼弦,指向机头 为正;立轴也在飞机对称平面内并垂直于,指向座舱盖为正;横轴与平面垂直,指向右翼为正,见图1-2。 图1-2 机体坐标系

1.1.3速度坐标系 速度坐标系原点也在飞机的重心上,但轴与飞机速度向量V重合;也在对称平面内并垂直于,指向座舱盖为正;垂直于平面,指向右翼为正,见图2-3。 图1-3 速度坐标系 1.2飞机的常用运动参数 飞机的运动参数就是完整地描述飞机在空中飞行所需要的变量,只要这些参数确定了,飞机的运动也就唯一地确定了。因此,飞机的运动参数也是飞机控制系统中的被控量。被控量包括俯仰角、滚转角、偏航角、仰角、侧滑角、航迹倾斜角,航迹偏转角; 同时利用副翼、方向舵、升降舵及油门杆来进行对飞机的控制。这些称为无人机飞控系统中的控制量。 1.3.1 无人机六自由度运动方程式的建立 基于飞机运动刚体性的假设,我们就可以推导出飞机的一般数学模型为一组非线性微分方程组。根据牛顿定律,其运动方程应由两部分组成:一部分是以牛顿第二定律(动力定律)为基础的动力学方程组,由此解得无人机相对于机体坐标系的角度向量和角速度向量;另一部分则是通过坐标变换关系得出的运动学方程组确定出无人机相对于地面坐标系的位置向量和速度向量。 根据牛顿第二定律F=ma可以列出无人机三轴力的动力学方程组:

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