CN105912008A - 一种电力铁塔巡检无人机飞控系统及其飞控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力铁塔巡检无人机飞控系统及其飞控方法。所述电力铁塔巡检无人机飞控系统包括DSP模块、ARM模块。DSP模块读取安装在一个电力铁塔巡检无人机上的至少一个IMU的姿态结算数据，根据姿态结算数据进行姿态结算，结算出无人机的当前飞行姿态；并读取来自无人机的两路GPS信号，进行差分计算，解算无人机的当前航向，进行导航；且还根据无人机的当前飞行姿态和航向，解算出当前姿态和航向数据传递给ARM模块。ARM模块通过解析当前姿态和航向数据，经过与一个RC接收的来自地面的控制命令数据进行对比，将偏差传递给无人机的电机进行调整姿态和航向。本发明还公开所述电力铁塔巡检无人机飞控系统的飞控方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞控系统及其飞控方法，尤其涉及一种电力铁塔巡检无人机飞控系统及其飞控方法。
背景技术
无人机是无人驾驶飞机的简称(Unmanned Aerial Vehicle)，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置的不载人飞机，包括无人直升机、固定翼机、多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机。广义地看也包括临近空间飞行器(20-100公里空域)，如平流层飞艇、高空气球、太阳能无人机等。从某种角度来看，无人机可以在无人驾驶的条件下完成复杂空中飞行任务和各种负载任务，可以被看做是“空中机器人”。
飞控子系统是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心系统，飞控对于无人机相当于驾驶员对于有人机的作用，我们认为是无人机最核心的技术之一。飞控一般包括传感器、机载计算机和伺服作动设备三大部分，实现的功能主要有无人机姿态稳定和控制、无人机任务设备管理和应急控制三大类。无人机的姿态和航向(即航姿，也叫航线)的调整，是设计出与外界互交性强的飞控系统的关键之处。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种与外界互交性强的电力铁塔巡检无人机飞控系统及其飞控方法。
本发明的解决方案是：一种电力铁塔巡检无人机飞控系统，一种电力铁塔巡检无人机飞控系统，其包括DSP模块、ARM模块；其中，
所述DSP模块读取安装在一个电力铁塔巡检无人机上的至少一个IMU的姿态结算数据，根据所述姿态结算数据进行姿态结算，结算出所述无人机的当前飞行姿态；并读取来自所述无人机的两路GPS信号，进行差分计算，解算所述无人机的当前航向，进行导航；且还根据所述无人机的当前飞行姿态和航向，解算出当前姿态和航向数据传递给所述ARM模块；
所述ARM模块通过解析所述DSP模块传递来的当前姿态和航向数据，经过与一个RC接收的来自地面的控制命令数据进行对比，如果存在偏差则将偏差传递给所述无人机的电机进行调整姿态和航向。
作为上述方案的进一步改进，所述DSP模块通过内置的ADC读取整个所述无人机的温度、系统电压以确保所述无人机的正常工作。
作为上述方案的进一步改进，所述DSP模块将数据作为航行日志存储在一个SD卡内。
进一步地，所述ARM模块将数据作为航行日志通过SDIO接口存储在一个SD卡内。
作为上述方案的进一步改进，所述ARM模块通过SPI读取安装在一个电力铁塔巡检无人机上的至少一个IMU的姿态结算数据。
作为上述方案的进一步改进，所述DSP模块通过串口读取两路GPS信号。
作为上述方案的进一步改进，所述DSP模块解算出数据通过SPI通信传递给所述ARM模块。
作为上述方案的进一步改进，所述DSP模块采用TMS320F28375芯片，所述ARM模块采用STM32f407芯片。
作为上述方案的进一步改进，偏差通过PPM协议或者是CAN协议传递给所述无人机的电机进行调整姿态和航向。
本发明还提供上述任意电力铁塔巡检无人机飞控系统的飞控方法，其包括以下步骤：
读取安装在一个电力铁塔巡检无人机上的至少一个IMU的姿态结算数据，根据所述姿态结算数据进行姿态结算，结算出所述无人机的当前飞行姿态；并读取来自所述无人机的两路GPS信号，进行差分计算，解算所述无人机的当前航向，进行导航；且还根据所述无人机的当前飞行姿态和航向，解析出当前姿态和航向数据；
通过解析出的当前姿态和航向数据，经过与一个RC接收的来自地面的控制命令数据进行对比，如果存在偏差则将偏差传递给所述无人机的电机进行调整姿态和航向。
本发明按照DSP+ARM双核设计，由于TI的DSP对于数据处理有绝对优势故而使用TMS320F28375作为数据处理，而ARM对于外界交互作用更强，所以使用ARM作为外部交互。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式提供的电力铁塔巡检无人机飞控系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明的电力铁塔巡检无人机飞控系统主要包括DSP模块、ARM模块。
所述DSP模块读取安装在一个电力铁塔巡检无人机上的至少一个IMU的姿态结算数据，所述DSP模块根据所述姿态结算数据进行姿态结算，结算出所述无人机的当前飞行姿态。所述DSP模块可通过SPI读取安装在一个电力铁塔巡检无人机上的至少一个IMU的姿态结算数据，Inertial measurement unit，简称IMU，是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。所述DSP模块可采用TMS320F28375芯片，IMU可包括ADIS16448十轴陀螺仪。
所述DSP模块读取来自所述无人机的两路GPS信号，进行差分计算，解算所述无人机的当前航向，进行导航。所述DSP模块可通过串口读取两路GPS信号。
所述DSP模块还根据所述无人机的当前飞行姿态和航向，解算出数据传递给所述ARM模块，可通过SPI通信传递给所述ARM模块。所述DSP模块可通过内置的ADC读取整个所述无人机的温度、系统电压以确保所述无人机的正常工作。所述ARM模块将数据作为航行日志存储在一个SD卡内，在本实施例中，所述ARM模块将数据作为航行日志通过SDIO接口存储在一个SD卡内。
所述ARM模块通过解析所述DSP模块传递来的当前姿态和航向数据，经过与一个RC接收的来自地面的控制命令数据进行对比，如果存在偏差则将偏差通过PPM协议或者是CAN协议传递给所述无人机的电机进行调整姿态和航向。主要是对比姿态和航向是否存在偏差，如果存在偏差则进行校正。
本发明具备以下特点：
1.此设计是按照DSP+ARM双核；
2.由于TI的DSP对于数据处理有绝对优势故而使用TMS320F28375作为数据处理，而ARM对于外界交互作用更强，所以使用ARM作为外部交互，所述ARM模块采用STM32f407芯片；
3.DSP通过SPI读取ADIS16448十轴陀螺仪数据，(或者是使用I2C读取MPU9250和空压计的数据共十轴)进行姿态结算，结算处当前飞机的飞行姿态，通过串口读取两路GPS信号，进行差分计算，解算当前航向，进行导航；
4.然后DSP根据当前姿态和航向，解算出数据通过SPI通信传递给ARM；此外DSP通过内置的ADC读取温度.系统电压等确保系统在正常工作；
5.ARM通过解析DSP传递来的数据，经过与RC接收(遥控器或者是固定航向)的数据进行对比，如果存在偏差则将偏差通过PPM协议或者是CAN协议，传递给电机进行调整姿态和航向，并且将数据作为航行日志通过SDIO接口存储在SD卡内而电脑上位机可以通过串口或者是USB协议，规划航向等。
本发明的电力铁塔巡检无人机飞控系统，其对应的飞控方法主要包括以下步骤：
读取安装在一个电力铁塔巡检无人机上的至少一个IMU的姿态结算数据，根据所述姿态结算数据进行姿态结算，结算出所述无人机的当前飞行姿态；并读取来自所述无人机的两路GPS信号，进行差分计算，解算所述无人机的当前航向，进行导航；且还根据所述无人机的当前飞行姿态和航向，解析出当前姿态和航向数据；
通过解析出的当前姿态和航向数据，经过与一个RC接收的来自地面的控制命令数据进行对比，通过PPM协议或者是CAN协议传递给所述无人机的电机进行调整姿态和航向。
在第一步骤中，通过SPI读取安装在一个电力铁塔巡检无人机上的至少一个IMU的姿态结算数据，根据所述姿态结算数据进行姿态结算，结算出所述无人机的当前飞行姿态；并通过串口读取来自所述无人机的两路GPS信号，进行差分计算，解算所述无人机的当前航向，进行导航；且还根据所述无人机的当前飞行姿态和航向，解析出当前姿态和航向数据。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电力铁塔巡检无人机飞控系统，其特征在于：其包括DSP模块、ARM模块；其中，
所述DSP模块读取安装在一个电力铁塔巡检无人机上的至少一个IMU的姿态结算数据，根据所述姿态结算数据进行姿态结算，结算出所述无人机的当前飞行姿态；并读取来自所述无人机的两路GPS信号，进行差分计算，解算所述无人机的当前航向，进行导航；且还根据所述无人机的当前飞行姿态和航向，解算出当前姿态和航向数据传递给所述ARM模块；
所述ARM模块通过解析所述DSP模块传递来的当前姿态和航向数据，经过与一个RC接收的来自地面的控制命令数据进行对比，如果存在偏差则将偏差传递给所述无人机的电机进行调整姿态和航向。
2.如权利要求1所述的电力铁塔巡检无人机飞控系统，其特征在于：所述DSP模块通过内置的ADC读取整个所述无人机的温度、系统电压以确保所述无人机的正常工作。
3.如权利要求1所述的电力铁塔巡检无人机飞控系统，其特征在于：所述DSP模块将数据作为航行日志存储在一个SD卡内。
4.如权利要求3所述的电力铁塔巡检无人机飞控系统，其特征在于：所述ARM模块将数据作为航行日志通过SDIO接口存储在一个SD卡内。
5.如权利要求1所述的电力铁塔巡检无人机飞控系统，其特征在于：所述ARM模块通过SPI读取安装在一个电力铁塔巡检无人机上的至少一个IMU的姿态结算数据。
6.如权利要求1所述的电力铁塔巡检无人机飞控系统，其特征在于：所述DSP模块通过串口读取两路GPS信号。
7.如权利要求1所述的电力铁塔巡检无人机飞控系统，其特征在于：所述DSP模块解算出数据通过SPI通信传递给所述ARM模块。
8.如权利要求1所述的电力铁塔巡检无人机飞控系统，其特征在于：所述DSP模块采用TMS320F28375芯片，所述ARM模块采用STM32f407芯片。
9.如权利要求1所述的电力铁塔巡检无人机飞控系统，其特征在于：偏差通过PPM协议或者是CAN协议传递给所述无人机的电机进行调整姿态和航向。
10.一种如权利要求1至9中任意一项所述的电力铁塔巡检无人机飞控系统的飞控方法，其特征在于：其包括以下步骤：
读取安装在一个电力铁塔巡检无人机上的至少一个IMU的姿态结算数据，根据所述姿态结算数据进行姿态结算，结算出所述无人机的当前飞行姿态；并读取来自所述无人机的两路GPS信号，进行差分计算，解算所述无人机的当前航向，进行导航；且还根据所述无人机的当前飞行姿态和航向，解析出当前姿态和航向数据；
通过解析出的当前姿态和航向数据，经过与一个RC接收的来自地面的控制命令数据进行对比，如果存在偏差则将偏差传递给所述无人机的电机进行调整姿态和航向。
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