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单片机开发

无人机飞控技术方案设计原理


在还没飞控系统的时候,无人机、航模等都是很难操控的,只能在视觉范围内控制。其遥控实现机动、机态的调整都需要飞手通过视觉的感知再去进行控制。这样的操作注定没法大众普及。直到研发出的飞控系统。才使无人机成为面向消费级的产品。可以说飞控技术的发展是无人机得以快速发展壮大的最大推手。

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现在,我们就来简单介绍一下飞行控制系统

飞行控制系统简称飞控,是飞行器的大脑,多轴飞行器的飞行、悬停,姿态变化等等都是由多种传感器将飞行器本身的姿态数据传回飞控,再由飞控通过运算和判断下达指令,由执行机构完成动作和飞行姿态调整。

无人机飞控系统的组成:

IMU惯性测量单元

IMU惯性测量单元是由三轴陀螺仪、三轴加速计、三轴地磁传感器和气压计构成的

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三轴指的就是飞机的左右、前后和垂直方向的上下,在飞机上分别对应横滚、俯仰和Z轴。

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三轴陀螺仪通过三个轴上的传感器计算外部框架旋转的度数等数据,现在一般用电子陀螺仪代替机械陀螺仪。

三轴加速度计是测量飞机XYZ三个轴的加速度;地磁传感器就是感知地磁,就是一个电子指南针,可以让飞机知道自己的飞行朝向、机头朝向、目的位置和原位置。气压计用于测量不同位置,计算压差获得当前的高度。

GPS定位:确定飞行器的位置、目的位置、原位置当前速度和加速度等,并且可和气压计、空速计一同工作,消除误差                                  

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空速传感器:分为两路测量气压的传感器,一路测量静止气压,一路测量迎风气压,利用差值计算当前的空气流速等

这几个元件综合作用感知飞机的姿态变化数据。由于飞行器本身的不稳定和环境的多变,要实现稳定悬停和飞行,就需要获得飞行器的15个状态,

比如:三维位置、三维速度、三维加速度、三轴角度、三轴角速度等等,并进行一系列“串级控制”,即把这些数据传输给飞控内部的单片机,

单片机负责运算,根据飞机的当前数据,计算出相应的补偿方向、补偿角,再把这些补偿数据传输给电机,由电机去执行,完成补偿动作。

由于环境的多变,大部分的飞控需要几乎每时每刻都在对飞行器进行微调,大概一秒刷新十次,即进行十次微调,才能做到最简单的稳定悬

就不用再说那些更高难度的翻滚运动、俯仰运动、偏航运动等等了。

地面站:飞手、遥控器、显示屏等

这就是飞控的最基本的功能,如果没有飞控系统,就需要人为视觉去看飞行器的运动状态,一旦其中一个角发生倾斜,那么飞行器就会快速失去平衡,而发生坠机“炸机”

深圳市组创微电子有限公司20年电子电器方案开发设计及芯片代理公司,主要从事教育电子产品、小家电、益智玩具、扫描点读笔方案开发设计,智能家居等消费类电子产品的软硬件设计开发。无人机飞控技术设计开发,可以提供MCU、语音IC、蓝牙IC与模块、wifi模块。开发能力涵盖了PCB设计、单片机开发、软件定制开发、

APP定制开发、微信公众号开发等软硬件设计。

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