YS09无人机自动驾驶仪用户手册-GoogleEarth地图版

YS09无人机自动驾驶仪用户手册

GoogleEarth地图版

零度智控（北京）智能科技有限公司Zero UAV Science & Technology Co.,Ltd.

https://www.360docs.net/doc/347792738.html,

2011 年12月编制

目录

目录 (2)

一、简介 (4)

1、系统特性 (4)

2、阅读指南 (5)

二、系统原理示意图 (6)

三、产品清单 (7)

四、机载飞控系统 (8)

1、硬件简介 (8)

1.1核心板外观 (8)

1.2 飞控盒外观 (9)

2、安装指南 (9)

3 飞控接口 (10)

4．其他部分 (14)

4.1电源 (14)

4.2通讯链路 (14)

4.3 GPS (16)

4.4 空速 (17)

4.5 转速传感器 (17)

4.6 熄火开关 (17)

五、地面站系统 (18)

1、硬件说明 (18)

2、软件简介 (19)

3、软件安装 (19)

4、软件详解 (19)

5、操作说明 (21)

5.1 菜单栏 (22)

5.2 工具栏 (35)

5.3 状态栏 (36)

5.4 仪表状态 (39)

5.5 控制区域 (40)

5.6 地图区域 (43)

6、飞行控制方式 (44)

六、相关功能介绍 (44)

1、参数调整 (44)

2、任务载荷说明 (50)

3、高度调整 (54)

4、开关接收机 (54)

5、开伞、停车功能键 (55)

6、自动生成航线说明 (55)

七、现场调试（重要） (58)

1、开机步骤 (58)

2、手操阶段注意内容 (60)

3、紧急状况处理 (62)

八、简易飞行流程参考 (63)

九、典型应用及免责声明 (64)

1、典型应用 (64)

2、免责声明 (65)

附录 (67)

一、简介

YS09无人机飞控系统是一个高性能、低成本和微型化的无人机飞行控制系统，可以装载在不同的飞行平台上，可广泛用于科研实验、战术侦察、应急救灾、海事侦察、森林防火、影像航拍、人工增雨、农业勘察、管道巡检等领域。

1、系统特性

4集成4Hz更新率GPS，可扩展北斗、GLONASS组合导航；

4集成数字式空速、气压传感器，0.1mba高精度，高度测量可扩展无线电

高度计；

4集成低成本低重量IMU，通过带GPS修正的Kalman滤波计算最贴近真

实情况的飞机姿态，动态精度±2o，消除瞬时加速度、陀螺漂移对姿态

计算的影响；

4定位系统可扩展差分GPS，实现精准航线控制与自动滑降；

4可外接高精度惯性导航组件，各类AHRS、垂直陀螺，并可外接涡喷发动机电子控制单元（ECU）；

4可控制机载伺服云台转动，CCD变焦，算法可控制云台锁定地面固定目标；

4等距离、定点曝光相机拍照控制，并在机上保存拍照时的飞机遥测参数；

4实时修改、上传航线，实时调整飞行控制参数；

4飞行操控手的所有操作动作均有数字记录，可回放分析操控过程；

4实时显示3轴加速度值、3轴陀螺值等IMU传感器信息；

47—20V宽电压输入，12位A/D采集电压监控；

4多种PID组合控制算法，256~1024个任务航路点；

4“傻瓜式”操作，多种飞行控制方式：全自主弹射起飞、全自主手掷起飞、全自主巡航飞行、全自主“一键式”回收、点哪飞哪、就地盘旋；

4用户可设置的安全保护功能；电压监控、发动机转速监控，发动机灭车、意外安全保护；

4支持实验室模拟飞行功能，足不出户预先判断飞行效果；

49通道舵机输出，支持定时、定距控制拍照任务舵机动作，支持开伞、切伞、开舱、抛撒等舵机动作；

4支持完全副翼转弯、压坡度横滚转弯，支持常规、V尾、H尾、三角翼等各种布局；

4搭载在系留平台高空悬浮7天考核，经过军品装备验收程序严格考核，高低温、振动、冲击、电磁兼容等各项指标符合国军标。

2、阅读指南

本手册第二章系统原理示意图，第三章产品清单，第四章是使用前的安装，将介绍如何把YS09自动驾驶仪安装在用户的飞行器上，并与飞行器系统的其他部分正确连接。用户将YS09自动驾驶仪安装于飞行器上之前，应仔细阅读本章内容。

第五章是地面站软件的使用，将介绍YS09 软件的各项功能和相应的使用方法，包括遥测操作、记录及回放操作、地图设置、航线编辑、航线上传及下载、姿态遥控等内容。

第六章介绍相关功能；

第七章介绍现场调试过程；

第八章为参考飞行流程；

第九章为典型应用与免责声明。

二、系统原理示意图

图1 系统工作原理示意图

三、产品清单

飞控产品清单标准配置如下：

1．YS09飞控一套

2．减震架1个；

3. GPS 天线1 套；

4．飞控连接线1套；

6、地面站1套，含国产433M电台一对、7db全向吸盘天线1根、0db

小天线1根、12V DC电源适配器一个（为地面端电台供电），YS09地面站软件及使用说明光盘1张。

7、转速传感器一个。（注：仅油动版飞控含转速传感器一个）

四、机载飞控系统

机载飞控系统主要是安装在飞机上的部分，包括飞控、电台、RC接收机、电池组、GPS天线、通讯天线、空速管。正确安装这些部件是非常重要的，一定要严格按照安装要求安装并测试。

1、硬件简介

1.1核心板外观

正面图

背面图

图2 核心板外观图

物理参数

z尺寸：92.0mm×50.0mm;

z重量：43g ;

z存储温度：-40℃～+65℃；

z工作温度：-20℃～+55℃；1.2飞控盒外观

飞控盒尺寸：107mm×70mm×40mm ；

外观颜色：黑色

图3 飞控盒外观图

图4 飞控外接连线2、安装指南

安装方式：

第一种：正向安装，飞控盒有线出来的方向为机尾方向，相反方向为机头方向；

第二种：右转安装，飞控盒有线出来的方向朝左机翼方向，相反方向为右机翼方向；

在安装驾驶仪之前，要求飞机必须已经完成了 RC 遥控试飞调整工作

文中所有的飞机左右均是站在飞机后方向机头看来分辨左翼和右翼。另外，飞机机舱内要尽量保证气压稳定，避免螺旋桨气流直接吹入飞控舱中，否则由于机舱内静态气压不稳定，将会导致气压高度计跳动和空速计跳动。

3 飞控接口

3.1电动版

图5 YS09接口示意图

9空速接口：接空速胶管。

9指示灯：在YS09正常工作下，灯常亮，红色。

9GPS接口： 与GPS天线相连接。（一定要拧紧，防止飞行中GPS丢星）

9扩展端口：航空插头扩展（预留）。

9接收机部分：

接收机部分，包含8通道输入信号线与接收机连接.1根5V电源线和1根地线，为接收机供电。

舵机输出及电源部分：

插针接口排列表

9序号1到8是输出到8个通道的舵机信号，分别为副翼、升、油门、方向、云台横滚舵机、云台俯仰舵机开伞、任务通道；

9序号9通道是接舵机电源，用户可以将电池通过一个开关接到这个头上，舵机源电压监测显示在地面站软件数据状态里的“舵机电压”栏里；

9序号10通道是点火电源输入，用户可将点火电池通过一个开关并联到这个插头里，点火电源电压监测显示在地面站软件数据状态里的“点火

电压”栏里；

9序号11通道连接相机拍照快门线，将其接到相机的快门线上，注意方向不要反向（信号和地有方向）；

9序号12通道接转速传感器输入信号，其为3针插头，与发动机的霍尔传感器连接。

9序号13通道电台信号输出，与电台的数据线相连。

9序号14通道接飞控电源输入，用户可将飞控电池通过一个开关接到这个插头上，电压范围为7~20V，飞控电压监测显示在地面站软件数据状

态里的“飞控电压”栏里。

3.2油动版

飞控盒出来的接口为：一个GPS天线接口、一个空速接口、一个26针大排插及一个备用的扩展口。

大排插出来的线分出来了3部分：

（1）接收机及转速传感器部分，包含8通道输入信号线与接收机连接、1根输出到接收机的5V电源线和1跟与接收机连接的地线；以及1个转速传感器杜邦头，其为三针插头，与发动机的霍尔传感器连接。

图5 接收机部分接线

（2）舵机及照相控制线部分，输出到8个通道的舵机信号杜邦头，分别为云台横滚舵机、云台俯仰舵机 、方向、副翼、升降、油门、开伞、任务通道；以及1个接舵机电池的杜邦头，用户可以将电池通过一个开关接到这个头上，舵机电压监测显示在地面站软件数据状态里的“舵机电压”栏里；以及1个相机拍照快门线，将其接到相机的快门线上，注意方向不要反向（信号和地有方向）；

图6 舵机及照相控制线部分接线

（3）飞控电源、点火电源及电台部分

9飞控电源输入，用户可将飞控电池通过一个开关接到这个插头上，电压范围为7~20V，飞控电压监测显示在地面站软件数据状态里的“飞控电

压”栏里；

9点火电源输入，用户可将点火电池通过一个开关并联到这个插头上；点火电压监测显示在地面站软件数据状态里的“点火电压”栏里。

9电台数据线，它是1个3针串口的公头，直接与机载电台的通讯数据线相连接；

9电台电源线，它是1个2针母头为电台电源输出，直接与机载电台的电源线连接，给电台供电。

图7 飞控电源—两芯接头图8 电台信号—三芯接头4．其他部分

4.1电源

飞控板：YS09自动驾驶仪的供电电压是7～20V。推荐客户使用3S锂电，标准电压11.1V,2200mA以上的锂电池。接收机：电源由飞控提供，无需外接电源；舵机：外接电源，供电电压4.8～6V，并与自动驾驶仪的舵机输出共地。

驾驶仪在正常工作期间，若发生瞬间断电、瞬间电压过低现象，系统将会重新启动，这必将导致灾难性的飞行事故。因此，必须绝对保证电池性能良好，电源系统的安装和连接必须绝对可靠。安装时应遵循以下要求：

9飞控必须使用独立的电源系统，舵机电源不得与驾驶仪共用同一个电源。

9电池放电特性必须稳定，安装时容量必须足以保证飞行时间需求。

9电池单元间的焊接必须牢固、可靠、绝缘良好。

9电池组的封装必须符合要求，安装必须减振防护。

9机身电源开关必须防振安装、防水处理。

9电源和电气系统的所有连接必须牢靠，所有接头必须防振处理。

9RC接收机由飞控供电，严禁单独通过电池给接收机供电，否则将损坏驾驶仪

4.2通讯链路

4.2.1遥控器设置

以Futaba遥控器为例，设置步骤如下：

设置步骤：

z打开遥控器，选用一个出厂设置的模式或者恢复到出厂设置模式，并且

设定为固定翼模式。

z取消遥控器上所有反向设置，舵机反向操作则由地面站设置。

z所有混控交联设置，混控由飞控来设置和控制。

z设定第5通道为手自动切换通道。

z设置第5通道失效保护F/S,首先切换到自动模式，然后找到F/S设置菜单，选择第5通道，行程设置为+92%。测试F/S设置是否正确，关闭遥控

器，地面站显示飞控处于自动状态，说明设置成功。

4.2.2 接收机部分

接收机可选择Futeba的72M系列与2.4G接收机，通道要求8通道以上（含8通道）。必须正确连接接收机，并且将接收机用海绵包裹减震安装。

接收机CH1 CH2 CH3CH4CH5 CH6 CH7 CH8连接线编号 1 2 3 4 5 6 7 8 功能副翼升降油门方向手自动切换保留开伞任务4.2.3 数字电台部分

图9 数字电台

该系统的通讯链路并不是YS09自动驾驶仪内部的一个模块，用户应使用外

置的通讯链路模块来实现自动驾驶仪和地面控制软件间的通讯。通讯链路的选择

基本上取决于用户的具体应用，如果用户的飞行器只在半径15公里的范围内作业，那么一套普通的数传模块即可；如果用户需要在100公里外监视飞行器的飞

行状态或控制飞行器，那么就需要一套高级的扩频电台了。

YS09自动驾驶仪使用的通讯链路应是双向的。上行链路负责传送地面人员发

出的指令，传送航点规划等等。下行链路则负责传送飞行状态等遥测信息。

YS09自动驾驶仪与通讯链路之间的异步串行接口是RS－232；需要用户为通

讯链路提供单独的供电电源。YS09配置的电台供电电压是12V.

电台的天线尽量远离舵机信号线、飞控盒以及遥控接收机的天线。具体情况要看是否对这些设备构成干扰来判断。为了达到最好的通讯距离，请将天线垂直向下或者向上安装，天线附近最好不要有其他金属物。

飞控输出的信号是RS232串行信号，如果您需要其他接口的电台，请购买时申明。

4.3 GPS

图10 GPS 天线接口图11 GPS天线飞控盒面板SMA接口为GPS天线接口，YS09 自动驾驶仪选用平板式GPS天线，该天线接收信号的能力较强，并且能有效克服地面反射的虚假信号。GPS天线是飞机实现自主飞行的重要部件，它的安装正确与否，直接影响飞机的飞行安全。安装时应遵循以下要求：

9在安装时，应注意将天线的上表面向上，且水平放置，须安装在飞机顶部视域开阔的部位，周围不应有金属遮挡物。

9确保天线在飞行中不会松动或脱落并做防水处理。

9天线上表面不能有金属屏蔽物，过厚的外罩可能影响信号的接收。

9GPS天线电缆可弯曲和缠绕安装，天线电缆不得与锋利构件直接接触，飞机的维护和调整工作应不易触及天线和天线电缆。

9RC接收机天线、电台天线和视频发射机天线，应尽量远离 GPS天线和天线电缆。如果发射天线靠的太近，会使GPS天线接收到的噪声信号放大，从而引起定位不稳定、定位误差增大等，严重时可能无法定位。

注意：GPS天线必须保证连接牢固，防止丢星现象出现。

4.4 空速

图12 空速接口

上图为飞控盒面板空速管接口，该接口用于连接孔径为4~6mm的空速管。空速测量的准确与否直接影响驾驶仪的控制精度和飞机的飞行安全，必须严格按照要求安装和检查空速管系统。

9空速管探头必须与飞机纵轴平行，安装位置必须避开螺旋桨旋流和机体构件扰流。发动机后置的飞机，空速管可以安装在飞机的前部。发动机

前置，可以将其安装在机翼上。

9在发动机运转和飞机飞行时，空速管探头决不能有抖动现象。

9动静压软管与空速管探头的连接应紧密，软管不能漏气、受挤压和过度弯折，必须保证整个气路通畅。

9飞行前应严格检查空速管系统，空速管探头不能堵塞，软管内不能存有异物。

4.5 转速传感器

针对油动飞机，用户需要对发动机转速做监测时，可以使用YS09系统配置的转速传感器。将传感器固定在发动机磁铁上方，距离5mm以内。由于传感器感应具有极性，所以必须测试传感器的正面或者反面，用手转动发动机轴，从地面站观测能产生转速的一面为正确的安装。一般情况下是传感器有字的一面朝向发动机的磁区。

在地面站软件中可以在“工具”>“选项”>“参数设置”里，更改发动机分频系数，以适应由于转轴磁铁数量大于1块产生的转速倍频。

4.6 熄火开关

为了使使用汽油发动机的飞机能够立即关闭发动机，YS09特别设计了一个继电器停车开关。

熄火开关示意图

输入端为三线的杜邦头，颜色为白色，红色，黑色。白色代表信号，红色代表电源，黑色代表地。输出端为两针的插头。输入端的杜邦头与舵机输出通道的任务通道连接，输出端与发动机停车线连接。

油门拉到最低，保证发动机停车，通过地面站捕获停车位。

拨遥控器的任务通道的拨码开关，会使任务通道输出一个高电平，控制继电器吸合，使输出端短路，从而达到熄火的目的。

五、地面站系统

1、硬件说明

图14 地面站硬件图示

地面站硬件含数传电台、地面站软件以及便携式计算机；便携式计算机（带有标准串口接口）由用户提供。

☆地面站硬件连接只需将数传电台串口与电脑串口相连，电台天线接口与天线连接即可，连接简便。电台的供电电源推荐客户使用3S锂电池，标准电压11.1V，电流2200MA以上。

地面站实时显示飞行器飞行数据和定位信息，操作员在获得飞行数据和获取坐标的同时，可借助计算机的地面站软件得到飞行航迹和参数，实现无人机遥控导航盲飞，无人机能实现定高自动驾驶，可预先输入航迹，实现自动按航线飞行执行任务，也可随时更改航迹任务。一体化地面站的导航计算机配备地面系统软件，包含航线规划、电子地图、飞机状态监控等，可解实时显示发动机转速、导航参数、位置、姿态、地速、空速、航偏、时间、高度等数据。

2、软件简介

YS09地面站软件与飞机进行双向数据通讯，主要有以下作用：设置飞控参数；标定与设置参数；飞控飞行PID实时调整；监视与控制飞行状态；图形化显示飞行数据；可视化编辑飞行航线（航点）；控制任务载荷；回放飞行数据及照片数据。

3、软件安装

该系统的地面站软件为.exe可执行文件， 第一次打开地面站时，需要按提示安装Google 地图控件。

4、软件详解

安装完毕后，第一次打开地面站软件后，在没有进入监视模式前需要进行串口配置。点击“工具”—“选项”，在弹出的选项对话框中，进行串口配置。

图15 串口设置

点击此处的下三角，选择所使用的串口名称。然后点击配置，弹出串口配置对话框。

图16 端口属性

可通过此对话框修改串口通讯的波特率、数据位、奇偶校验等。为了建立与飞控的通讯，必须先正确设置串口。首先点击“还原默认值”，然后在“每秒位