基于民用小型无人机的飞行控制器

摘要

本发明提供基于民用小型无人机的飞行控制器，包括飞行控制微处理器、GPS模块、舵机驱动模块、传感器、数据存储模块、电源以及地面测控模块；形成一个资源统一调度分配、各部分相互协同运作的数字控制系统。它针对民用无人机中体积小、重量轻、结构简洁、可靠性高等要求，给出了一种以STM32F103RE微控制器为核心的小型无人机的硬件系统设计方案，并详细介绍了系统整体方案设计以及主要的功能模块。在小型固定翼无人机上飞行实验验证了设计方案的可行性和可靠性，并设计精炼、低成本、可靠性高，适合批量生产使用。

主权项

基于民用小型无人机的飞行控制器，其特征在于，包括飞行控制微处理器、GPS模块、舵机驱动模块、传感器、数据存储模块、电源以及地面测控模块；形成一个资源统一调度分配、各部分相互协同运作的数字控制系统；其中，所述飞行控制微处理器是飞行控制系统的核心，担负传感器数据的采集、姿态解算、控制律解算、数据存储和飞行任务管理任务，选用STM32F103RE；采用体积小的LQFP封装芯片；传感器包括微陀螺仪/加速度计、三轴数字罗盘和高度传感器，分别用于测量无人机角速率、加速度、磁场矢量信息和飞机高度信息；无人机的姿态解算算法以上述传感器信息为基础，采集到的信息通过各自的通信接口被传送给微处理器进行滤波、解算；得到无人机姿态信息后，将导航与控制的设计问题分解成外环的导航设计与内环的控制设计的方法，利用滑模控制方法进行导航控制，实行无人机自主导航；所述GPS模块采用u‑blox公司型号为LEA‑6H的GPS接收模块；所述舵机驱动模块采用STM32F103RE微处理器，舵机驱动模块产生6路PWM信号，分别对油门、横滚、偏航、俯仰进行控制，以及预留两路PWM信号作开伞信号或其他用途；在微处理器与舵机之间加入主要由快速光电隔离器HCPL2530组成的隔离电路；所述数据存储模块主要由EEPROM和TF卡存储两部分组成；EEPROM主要用来存储系统初始化时所需的参数信息和航点信息，采用型号为AT24C512的EEPROM器件。