CN103287578A - 一种微型通用无人飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微型通用无人飞行器，结构包括位于飞行器左右机翼上的伺服器I、伺服器II，左右机翼尾端连接有翼梢、副翼，无刷电子调速模块和飞行控制模块分别嵌入飞机机身内并保持密封状态，螺旋桨安装在无刷电机上，飞行控制模块与位于飞机右上端的空速传感器相连，锂聚合物电池安装在机头，其外面罩有电池仓罩，与锂聚合物电池相邻的是相机，相机外面罩有相机仓罩。其自主障碍物的探测能力强，体积小，质量轻，防水，集成度极高，起飞操作简单，能完全摆脱地面工作人员的干预控制。

Description

一种微型通用无人飞行器

技术领域

本发明涉及一种微型通用无人飞行器，具体说是一种自主且具有实用性的微型通用飞行器。

背景技术

现役小型、微型无人机并不能完全摆脱人的干预控制，在起飞或降落过程中，多少需要地面人员遥控完成，不能自动规避飞行航线且在起降航线上不能自主探测障碍物，故远程任务中存在极大安全隐患。

传统小型、微型无人机多为有尾布局，推重比低，长度多在2m左右，且其他周边附属设备较多，不但携带不便，起飞也需要较大的场地，甚至使用弹射架弹射起飞，因此，起降场所大大受到限制。

传统无人机集成度低，机载设备之间协调性差，在起飞前使用者必须一一检查各个设备是否处在工作状态，各开关是否位置正确等等，稍有疏忽便会导致本次起落发生事故。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种微型通用无人飞行器，其自主障碍物的探测能力强，体积小，质量轻，防水，集成度极高，起飞操作简单，能完全摆脱地面工作人员的干预控制。有效的解决了现有技术存在的种种缺陷。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种微型通用无人飞行器，结构包括位于飞行器左右机翼上的伺服器I、伺服器II，左右机翼尾端连接有翼梢、副翼，无刷电子调速模块和飞行控制模块分别嵌入飞机机身内并保持密封状态，无刷电子调速模块一端与位于飞机尾部的无刷电机相连，一端与飞行控制模块连接，另一端连接锂聚合物电池；螺旋桨安装在无刷电机上，飞行控制模块与位于飞机右上端的空速传感器相连，另外两端分别直接与锂聚合物电池、相机相连；锂聚合物电池安装在机头，其外面罩有电池仓罩，与锂聚合物电池相邻的是相机，相机外面罩有相机仓罩。

所述飞行控制模块包括三轴角速度传感器，三轴加速度传感器，三轴磁阻传感器，GPS模块，空速计，外接超声波传感器，大气压力传感器，飞行控制计算机；三轴角速度传感器与三轴加速度传感器左右相连，三轴磁阻传感器与GPS模块左右相连，三轴磁阻传感器、空速计和大气压力传感器上中下相连。

所述飞行器机型结构为三角飞翼结构，机体使用材料为EPP，采用CNC加工。

所述飞行器翼展1m，厚4cm，有效起飞质量500g，采用尾推式无刷动力组，锂聚动力电源，实用升限为2000m，航拍时速80km，任务半径20km

本发明的有益效果：

本发明采用最为简单且效率最高的三角飞翼结构，机械部件少故障率低，机体有效兼顾了飞机的重量与强度且具有极强的抗冲击性能，采用CNC加工，确保飞机的加工精度，还原良好的流线造型与气动布局，同时确保了快速量产的需求，飞行器体积小，有效起飞质量500g，采用尾推式无刷动力组，锂聚动力电源，实用升限为2000m，航拍时速80km，任务半径20km。搭载专用飞行控制器及传感器实现飞至降落全程自主，飞行过程中通过GPS引导航向，完成预先设置好的航线，在巡航过程中可自主判断突然出现的障碍物并躲避。配备地面工作站，规划飞行航线，实时监视飞行器的基本位置、方向、高度、飞行速度，电池电量等。具有多用途任务舱，根据不同行业的需求，可在任务舱搭载不同设备，完成航拍，大气监测，信号中继等不同的飞行任务。创新的电路布局和新颖的操作方式，整个电路部分没有电源开关，省去了开关接触不良带来的隐患，也省去了部分重量。

附图说明

图1是本发明的立体结构图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明的仰视图；

图4是本发明的侧视图；

图5是本发明的主要设备连接图；

图6是本发明第一步操作图；

图7是本发明第二步操作图；

图8本发明的飞行控制模块结构图。

图中数字表示为：益梢1，副翼2，伺服器I 3，无刷电子调速模块4，相机5，相机仓罩6，电池仓罩7，锂聚合物电池8，飞行控制模块9，空速传感器10，伺服器II 11，螺旋桨12，无刷电机13，三轴角速度传感器14，三轴加速度传感器15，三轴磁阻传感器16，GPS模块17，空速计18，外接超声波传感器19，大气压力传感器20，飞行控制计算机21.

具体实施方式

本发明的结构包括位于飞行器左右机翼上的伺服器I 3、伺服器II 11，左右机翼尾端连接有翼梢1、副翼2，无刷电子调速模块4和飞行控制模块9分别嵌入飞机机身内并保持密封状态，无刷电子调速模块4一端与位于飞机尾部的无刷电机13相连，一端与飞行控制模块9连接，另一端连接锂聚合物电池8；螺旋桨12安装在无刷电机13上，飞行控制模块9与位于飞机右上端的空速传感器10相连，另外两端分别直接与锂聚合物电池8、相机5相连；锂聚合物电池8安装在机头，其外面罩有电池仓罩7，与锂聚合物电池8相邻的是相机5，相机外面罩有相机仓罩6。

其中，飞行控制模块9由三轴角速度传感器14，三轴加速度传感器15，三轴磁阻传感器16，GPS模块17，空速计18，外接超声波传感器19，大气压力传感器20，飞行控制计算机21组成。

工作原理：

飞行器配备高性能飞行控制计算机，并搭载三轴角速度传感器，三轴加速度传感器，三轴磁阻传感器，大气压力传感器，空速计，超声波探测器及10hzGPS模块。飞行器起飞前，在地面站中设置好飞行航线，航线将以经纬度的数值形式上传至飞机中的飞行控制计算机，同时将目标飞行高度以及巡航速度上传至飞行控制计算机中。当三轴加速度传感器检测到机体被水平摇晃三次后，飞行控制计算机进入待起飞模式，抛出飞机后飞行控制计算机将三轴角速度传感器和三轴加速度传感器采集到的数据进行积分运算，得出当前飞机在空间中的姿态信息，为了将飞机姿态调整到正确的起飞爬升姿态，飞行控制计算机不间断地向控制各个舵面的舵机发出相应的动作指令，直到将飞行姿态调整至正确的爬升姿态，与此同时空速计检测飞机的空速是否符合规定的爬升速度，若不符合，飞行控制计算机将控制电子调速器加快或减小电机转速以配合规定速度所需要的动力。

当飞行控制计算机判断气压计检测到的大气压力符合任务高度时，停止向各个舵面以及动力系统发出爬升指令。同时在加速度、角速度传感器的配合下稳定飞行姿态保持平飞状态，气压计和空速计保持飞行的高速和速度符合巡航要求。

GPS模块采集到飞机的当前地理坐标位置，飞行控制计算机比对此位置和之前规划航线的坐标值，并配合三轴磁阻传感器采集到的航向信息，控制飞行器严格按照航线飞行。当超声波探测器探测到航线前方50m出现障碍物时，飞行控制计算机将不再按照航线飞行，而是立刻采取规避动作，使飞机避开障碍物，之后继续返回预定航线巡航飞行。

当完成所有航线后，飞行控制计算机转入降落模式，由气压计的采集到的信息控制飞机的下降率，GPS导航使飞机返回起飞点，加速度、角速度传感器控制下滑姿态，以安全的姿态降落。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (4)

1.一种微型通用无人飞行器，其特征在于：结构包括位于飞行器左右机翼上的伺服器I、伺服器II，左右机翼尾端连接有翼梢、副翼，无刷电子调速模块和飞行控制模块分别嵌入飞机机身内并保持密封状态，无刷电子调速模块一端与位于飞机尾部的无刷电机相连，一端与飞行控制模块连接，另一端连接锂聚合物电池；螺旋桨安装在无刷电机上，飞行控制模块与位于飞机右上端的空速传感器相连，另外两端分别直接与锂聚合物电池、相机相连；锂聚合物电池安装在机头，其外面罩有电池仓罩，与锂聚合物电池相邻的是相机，相机外面罩有相机仓罩。

2.根据权利要求1所述一种微型通用无人飞行器，其特征在于：所述飞行控制模块包括三轴角速度传感器，三轴加速度传感器，三轴磁阻传感器，GPS模块，空速计，外接超声波传感器，大气压力传感器，飞行控制计算机；三轴角速度传感器与三轴加速度传感器左右相连，三轴磁阻传感器与GPS模块左右相连，三轴磁阻传感器、空速计和大气压力传感器上中下相连。

3.根据权利要求1所述一种微型通用无人飞行器，其特征在于：所述飞行器机型结构为三角飞翼结构，机体使用材料为EPP，采用CNC加工。

4.根据权利要求1所述一种微型通用无人飞行器，其特征在于：所述飞行器翼展1m，厚4cm，有效起飞质量500g，采用尾推式无刷动力组，锂聚动力电源，实用升限为2000m，航拍时速80km，任务半径20km 。

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