一種旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，包括中控機(jī)、語(yǔ)音識(shí)別單元、圖像處理單元、無(wú)線通訊模塊、尋跡控制器、移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器、測(cè)距控制器、測(cè)光控制器和電源監(jiān)控模塊，所述中控機(jī)分別連接語(yǔ)音識(shí)別單元、圖像處理單元、語(yǔ)音合成單元和接口模塊，中控機(jī)還通過(guò)CAN總線分別連接移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器、測(cè)距控制器、測(cè)光控制器、尋跡控制器和電源監(jiān)控模塊，接口模塊還連接無(wú)線通訊模塊。本發(fā)明旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，采用分布式控制的方式，控制無(wú)人機(jī)的各個(gè)模塊，具有較好的協(xié)調(diào)性、實(shí)時(shí)性和可靠性。
【專利說(shuō)明】
一種旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，具體是一種旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)人機(jī)作為未來(lái)軍事戰(zhàn)場(chǎng)的主力軍而逐漸成為世界各國(guó)的研究熱點(diǎn)。旋翼無(wú)人機(jī)與固定翼無(wú)人機(jī)相比具有可垂直起降、空中懸停，具備自主起飛和著陸等優(yōu)點(diǎn)。它能夠適應(yīng)各種環(huán)境，能在空中實(shí)現(xiàn)懸停、起飛、側(cè)飛和倒飛等姿態(tài)；飛行高度低，具有很強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性，執(zhí)行特種任務(wù)能力強(qiáng);結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單控制靈活，成本低，螺旋槳小，安全性好，拆卸方便，且易于維護(hù)，是未來(lái)無(wú)人機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。飛行控制系統(tǒng)是旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的核心，在飛行過(guò)程中對(duì)保障旋翼無(wú)人機(jī)穩(wěn)定飛行起著至關(guān)重要的作用。旋翼無(wú)人機(jī)應(yīng)用的日益廣泛和執(zhí)行任務(wù)的日益復(fù)雜，深入研究旋翼飛行器飛行控制系統(tǒng)對(duì)無(wú)人機(jī)的發(fā)展具有重要的意義。
[0003]另外無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)也得到了各方廣泛的關(guān)注，智能無(wú)人機(jī)研究在當(dāng)前無(wú)人機(jī)研究領(lǐng)域具有十分突出的地位，其顯著的特點(diǎn)是具有環(huán)境感知、判斷決策、人機(jī)交互等功能。具體地說(shuō)，應(yīng)該具有可移動(dòng)性，能根據(jù)命令或需要到達(dá)指定工作地點(diǎn)或區(qū)域;應(yīng)具有圖像識(shí)別能力，可進(jìn)行人臉識(shí)別、物件識(shí)別、視覺(jué)導(dǎo)航;具有語(yǔ)音識(shí)別與合成功能，可進(jìn)行人機(jī)語(yǔ)音交互，包括用語(yǔ)音命令控制無(wú)人機(jī)工作、人機(jī)語(yǔ)音對(duì)話聊天、媒體(視頻、音頻)語(yǔ)音點(diǎn)播、語(yǔ)音信息查詢、文本語(yǔ)音播放等;具有超聲波測(cè)距與避障功能;具有軌跡跟蹤功能；具有測(cè)光與光源跟蹤功能等。這些功能要求控制系統(tǒng)應(yīng)具有較好的協(xié)調(diào)性、實(shí)時(shí)性和可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]—種旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，包括中控機(jī)、語(yǔ)音識(shí)別單元、圖像處理單元、無(wú)線通訊模塊、尋跡控制器、移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器、測(cè)距控制器、測(cè)光控制器和電源監(jiān)控模塊，所述中控機(jī)分別連接語(yǔ)音識(shí)別單元、圖像處理單元、語(yǔ)音合成單元和接口模塊，中控機(jī)還通過(guò)CAN總線分別連接移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器、測(cè)距控制器、測(cè)光控制器、尋跡控制器和電源監(jiān)控模塊，接口模塊還連接無(wú)線通訊模塊，移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器還分別連接PWM放大器、旋翼A、旋翼B、旋翼C和旋翼D，旋翼A、旋翼B、旋翼C和旋翼D還分別對(duì)應(yīng)通過(guò)電機(jī)Ml、電機(jī)M2、電機(jī)M3和電機(jī)M4連接到PffM放大器，測(cè)距控制器還通過(guò)放大器連接超聲波換能器，尋跡控制器還連接超聲波傳感器，測(cè)光控制器還通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器連接光敏傳感器，電源監(jiān)控模塊還連接電池組。
[0007]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述中控機(jī)采用STM32系列單片機(jī)。
[0008]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器、測(cè)距控制器、測(cè)光控制器、尋跡控制器和電源監(jiān)控模塊均采用AT89C51。
[0009]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器、測(cè)距控制器、測(cè)光控制器、尋跡控制器和電源監(jiān)控模塊均分別通過(guò)CAN驅(qū)動(dòng)器與CAN總線相連。
[0010]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述電源監(jiān)控模塊還有一組狀態(tài)線和控制線分別移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器、測(cè)距控制器、測(cè)光控制器、尋跡控制器相連。
[0011 ]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述放大器包括芯片Ul、電阻Rl、電容Cl、電位器RPl、電感LI和電阻R6，所述電位器RPl—端連接信號(hào)輸入端Vi，電位器RPl另一端接地，電位器RPl滑片連接電容Cl，電容Cl另一端分別連接接地電阻R2和電阻Rl，電阻Rl另一端連接芯片Ul引腳8，芯片Ul引腳2分別連接接地電容C2和電源VCC，芯片Ul引腳7分別連接電阻R3和電阻R4，電阻R3另一端連接接地電容C4，電阻R4另一端分別連接電阻R5、芯片Ul引腳3、電阻R6和電感LI，電阻R5另一端連接接地電容C5，芯片Ul引腳4分別連接電源VDD和接地電容C3，電阻R6另一端分別連接電感LI另一端和輸出端Vo。
[0012]作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案:所述芯片Ul型號(hào)為L(zhǎng)M324。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，采用分布式控制的方式，控制無(wú)人機(jī)的各個(gè)模塊，具有較好的協(xié)調(diào)性、實(shí)時(shí)性和可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)中放大器的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0017]請(qǐng)參閱圖1?2，本發(fā)明實(shí)施例中，一種旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，包括中控機(jī)、語(yǔ)音識(shí)別單元、圖像處理單元、無(wú)線通訊模塊、尋跡控制器、移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器、測(cè)距控制器、測(cè)光控制器和電源監(jiān)控模塊，所述中控機(jī)分別連接語(yǔ)音識(shí)別單元、圖像處理單元、語(yǔ)音合成單元和接口模塊，中控機(jī)還通過(guò)CAN總線分別連接移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器、測(cè)距控制器、測(cè)光控制器、尋跡控制器和電源監(jiān)控模塊，接口模塊還連接無(wú)線通訊模塊，移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器還分別連接PWM放大器、旋翼A、旋翼B、旋翼C和旋翼D，旋翼A、旋翼B、旋翼C和旋翼D還分別對(duì)應(yīng)通過(guò)電機(jī)Ml、電機(jī)M2、電機(jī)M3和電機(jī)M4連接到PffM放大器，測(cè)距控制器還通過(guò)放大器連接超聲波換能器，尋跡控制器還連接超聲波傳感器，測(cè)光控制器還通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器連接光敏傳感器，電源監(jiān)控模塊還連接電池組;所述中控機(jī)采用STM32系列單片機(jī);所述移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器、測(cè)距控制器、測(cè)光控制器、尋跡控制器和電源監(jiān)控模塊均采用AT89C51;所述移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器、測(cè)距控制器、測(cè)光控制器、尋跡控制器和電源監(jiān)控模塊均分別通過(guò)CAN驅(qū)動(dòng)器與CAN總線相連;所述電源監(jiān)控模塊還有一組狀態(tài)線和控制線分別移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器、測(cè)距控制器、測(cè)光控制器、尋跡控制器相連;所述放大器包括芯片U1、電阻R1、電容Cl、電位器RPl、電感LI和電阻R6，所述電位器RPl—端連接信號(hào)輸入端Vi，電位器RPl另一端接地，電位器RPl滑片連接電容Cl，電容Cl另一端分別連接接地電阻R2和電阻Rl，電阻Rl另一端連接芯片Ul引腳8，芯片Ul引腳2分別連接接地電容C2和電源VCC，芯片Ul引腳7分別連接電阻R3和電阻R4，電阻R3另一端連接接地電容C4，電阻R4另一端分別連接電阻R5、芯片Ul引腳3、電阻R6和電感LI，電阻R5另一端連接接地電容C5，芯片Ul引腳4分別連接電源VDD和接地電容C3，電阻R6另一端分別連接電感LI另一端和輸出端Vo;所述芯片Ul型號(hào)為L(zhǎng)M324。
[0018]本發(fā)明的工作原理是:請(qǐng)參閱圖1?2，旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)由中控機(jī)及所屬的語(yǔ)音和圖像處理單元構(gòu)成，下位機(jī)則是由移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器模塊、測(cè)距控制器模塊、尋跡控制器模塊、測(cè)光控制器模塊和電源監(jiān)控模塊組成。
[0019]各功能模塊單元電路在邏輯上相對(duì)獨(dú)立，每個(gè)模塊都是一個(gè)以自己的處理器(單片機(jī))為核心的功能完整的子系統(tǒng)，且完成一項(xiàng)特定的功能，各單元均通過(guò)CAN驅(qū)動(dòng)器與CAN總線相連，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)及其它功能模塊之間的信息傳輸。電源監(jiān)控模塊除和CAN總線相連夕卜，還有一組狀態(tài)線和控制線分別與其它各功能模塊相連，一方面，該功能模塊要通過(guò)狀態(tài)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其它功能電路的工作狀態(tài)，另一方面，還要根據(jù)中控機(jī)的控制決策或突發(fā)事件(如電路故障報(bào)警)通過(guò)控制線對(duì)相應(yīng)電路模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)控制(系統(tǒng)復(fù)位、切斷或接通電源等)，以完成系統(tǒng)監(jiān)控功能。
[0020]超聲波換能器的信號(hào)從輸入端Vi輸入經(jīng)過(guò)電位器RPl、電容Cl和電阻Rl后加到LM324的輸入端8腳，放大后由3腳輸出，經(jīng)過(guò)電感LI和電阻R6送到測(cè)距控制器；電阻R2為設(shè)置放大器直流偏置工作點(diǎn)，同時(shí)與電容Cl組成輸入端高通濾波器；電阻R5和電容C5用于減小放大器頻率高端的不穩(wěn)定性;L1、R6對(duì)高頻提供高阻，對(duì)低頻提供低阻通道，用于防止高頻自激。
[0021]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0022]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，包括中控機(jī)、語(yǔ)音識(shí)別單元、圖像處理單元、無(wú)線通訊模塊、尋跡控制器、移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器、測(cè)距控制器、測(cè)光控制器和電源監(jiān)控模塊，其特征在于，所述中控機(jī)分別連接語(yǔ)音識(shí)別單元、圖像處理單元、語(yǔ)音合成單元和接口模塊，中控機(jī)還通過(guò)CAN總線分別連接移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器、測(cè)距控制器、測(cè)光控制器、尋跡控制器和電源監(jiān)控模塊，接口模塊還連接無(wú)線通訊模塊，移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器還分別連接PWM放大器、旋翼A、旋翼B、旋翼C和旋翼D，旋翼A、旋翼B、旋翼C和旋翼D還分別對(duì)應(yīng)通過(guò)電機(jī)Ml、電機(jī)M2、電機(jī)M3和電機(jī)M4連接到PWM放大器，測(cè)距控制器還通過(guò)放大器連接超聲波換能器，尋跡控制器還連接超聲波傳感器，測(cè)光控制器還通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器連接光敏傳感器，電源監(jiān)控模塊還連接電池組。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述中控機(jī)采用STM32系列單片機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器、測(cè)距控制器、測(cè)光控制器、尋跡控制器和電源監(jiān)控模塊均采用AT89C51。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器、測(cè)距控制器、測(cè)光控制器、尋跡控制器和電源監(jiān)控模塊均分別通過(guò)CAN驅(qū)動(dòng)器與CAN總線相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電源監(jiān)控模塊還有一組狀態(tài)線和控制線分別移動(dòng)平臺(tái)伺服控制器、測(cè)距控制器、測(cè)光控制器、尋跡控制器相連。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述放大器包括芯片U1、電阻Rl、電容Cl、電位器RPl、電感LI和電阻R6，所述電位器RPl—端連接信號(hào)輸入端Vi，電位器RPI另一端接地，電位器RPI滑片連接電容CI，電容CI另一端分別連接接地電阻R2和電阻Rl，電阻Rl另一端連接芯片Ul引腳8，芯片Ul引腳2分別連接接地電容C2和電源VCC，芯片Ul引腳7分別連接電阻R3和電阻R4，電阻R3另一端連接接地電容C4，電阻R4另一端分別連接電阻R5、芯片Ul引腳3、電阻R6和電感LI，電阻R5另一端連接接地電容C5，芯片Ul引腳4分別連接電源VDD和接地電容C3，電阻R6另一端分別連接電感LI另一端和輸出端Vo。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述芯片Ul型號(hào)為L(zhǎng)M324。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK105955211SQ201610298775
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】石喜玲, 趙耀霞, 孫運(yùn)強(qiáng)
【申請(qǐng)人】中北大學(xué)