一种旋翼无人机控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种旋翼无人机控制系统，包括中控机、语音识别单元、图像处理单元、无线通讯模块、寻迹控制器、移动平台伺服控制器、测距控制器、测光控制器和电源监控模块，所述中控机分别连接语音识别单元、图像处理单元、语音合成单元和接口模块，中控机还通过CAN总线分别连接移动平台伺服控制器、测距控制器、测光控制器、寻迹控制器和电源监控模块，接口模块还连接无线通讯模块。本发明旋翼无人机控制系统，采用分布式控制的方式，控制无人机的各个模块，具有较好的协调性、实时性和可靠性。
【专利说明】
一种旋翼无人机控制系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种无人机控制系统，具体是一种旋翼无人机控制系统。
【背景技术】
[0002]无人机作为未来军事战场的主力军而逐渐成为世界各国的研究热点。旋翼无人机与固定翼无人机相比具有可垂直起降、空中悬停，具备自主起飞和着陆等优点。它能够适应各种环境，能在空中实现悬停、起飞、侧飞和倒飞等姿态；飞行高度低，具有很强的机动性，执行特种任务能力强;结构简单控制灵活，成本低，螺旋桨小，安全性好，拆卸方便，且易于维护，是未来无人机的发展趋势。飞行控制系统是旋翼无人机系统的核心，在飞行过程中对保障旋翼无人机稳定飞行起着至关重要的作用。旋翼无人机应用的日益广泛和执行任务的日益复杂，深入研究旋翼飞行器飞行控制系统对无人机的发展具有重要的意义。
[0003]另外无人机产业也得到了各方广泛的关注，智能无人机研究在当前无人机研究领域具有十分突出的地位，其显著的特点是具有环境感知、判断决策、人机交互等功能。具体地说，应该具有可移动性，能根据命令或需要到达指定工作地点或区域;应具有图像识别能力，可进行人脸识别、物件识别、视觉导航;具有语音识别与合成功能，可进行人机语音交互，包括用语音命令控制无人机工作、人机语音对话聊天、媒体(视频、音频)语音点播、语音信息查询、文本语音播放等;具有超声波测距与避障功能;具有轨迹跟踪功能；具有测光与光源跟踪功能等。这些功能要求控制系统应具有较好的协调性、实时性和可靠性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种旋翼无人机控制系统，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0006]—种旋翼无人机控制系统，包括中控机、语音识别单元、图像处理单元、无线通讯模块、寻迹控制器、移动平台伺服控制器、测距控制器、测光控制器和电源监控模块，所述中控机分别连接语音识别单元、图像处理单元、语音合成单元和接口模块，中控机还通过CAN总线分别连接移动平台伺服控制器、测距控制器、测光控制器、寻迹控制器和电源监控模块，接口模块还连接无线通讯模块，移动平台伺服控制器还分别连接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还分别对应通过电机Ml、电机M2、电机M3和电机M4连接到PffM放大器，测距控制器还通过放大器连接超声波换能器，寻迹控制器还连接超声波传感器，测光控制器还通过A/D转换器连接光敏传感器，电源监控模块还连接电池组。
[0007]作为本发明进一步的方案:所述中控机采用STM32系列单片机。
[0008]作为本发明进一步的方案:所述移动平台伺服控制器、测距控制器、测光控制器、寻迹控制器和电源监控模块均采用AT89C51。
[0009]作为本发明进一步的方案:所述移动平台伺服控制器、测距控制器、测光控制器、寻迹控制器和电源监控模块均分别通过CAN驱动器与CAN总线相连。
[0010]作为本发明进一步的方案:所述电源监控模块还有一组状态线和控制线分别移动平台伺服控制器、测距控制器、测光控制器、寻迹控制器相连。
[0011 ]作为本发明进一步的方案:所述放大器包括芯片Ul、电阻Rl、电容Cl、电位器RPl、电感LI和电阻R6，所述电位器RPl—端连接信号输入端Vi，电位器RPl另一端接地，电位器RPl滑片连接电容Cl，电容Cl另一端分别连接接地电阻R2和电阻Rl，电阻Rl另一端连接芯片Ul引脚8，芯片Ul引脚2分别连接接地电容C2和电源VCC，芯片Ul引脚7分别连接电阻R3和电阻R4，电阻R3另一端连接接地电容C4，电阻R4另一端分别连接电阻R5、芯片Ul引脚3、电阻R6和电感LI，电阻R5另一端连接接地电容C5，芯片Ul引脚4分别连接电源VDD和接地电容C3，电阻R6另一端分别连接电感LI另一端和输出端Vo。
[0012]作为本发明再进一步的方案:所述芯片Ul型号为LM324。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明旋翼无人机控制系统，采用分布式控制的方式，控制无人机的各个模块，具有较好的协调性、实时性和可靠性。
【附图说明】
[0014]图1为旋翼无人机控制系统的结构示意图；
[0015]图2为旋翼无人机控制系统中放大器的电路图。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017]请参阅图1?2，本发明实施例中，一种旋翼无人机控制系统，包括中控机、语音识别单元、图像处理单元、无线通讯模块、寻迹控制器、移动平台伺服控制器、测距控制器、测光控制器和电源监控模块，所述中控机分别连接语音识别单元、图像处理单元、语音合成单元和接口模块，中控机还通过CAN总线分别连接移动平台伺服控制器、测距控制器、测光控制器、寻迹控制器和电源监控模块，接口模块还连接无线通讯模块，移动平台伺服控制器还分别连接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还分别对应通过电机Ml、电机M2、电机M3和电机M4连接到PffM放大器，测距控制器还通过放大器连接超声波换能器，寻迹控制器还连接超声波传感器，测光控制器还通过A/D转换器连接光敏传感器，电源监控模块还连接电池组;所述中控机采用STM32系列单片机;所述移动平台伺服控制器、测距控制器、测光控制器、寻迹控制器和电源监控模块均采用AT89C51;所述移动平台伺服控制器、测距控制器、测光控制器、寻迹控制器和电源监控模块均分别通过CAN驱动器与CAN总线相连;所述电源监控模块还有一组状态线和控制线分别移动平台伺服控制器、测距控制器、测光控制器、寻迹控制器相连;所述放大器包括芯片U1、电阻R1、电容Cl、电位器RPl、电感LI和电阻R6，所述电位器RPl—端连接信号输入端Vi，电位器RPl另一端接地，电位器RPl滑片连接电容Cl，电容Cl另一端分别连接接地电阻R2和电阻Rl，电阻Rl另一端连接芯片Ul引脚8，芯片Ul引脚2分别连接接地电容C2和电源VCC，芯片Ul引脚7分别连接电阻R3和电阻R4，电阻R3另一端连接接地电容C4，电阻R4另一端分别连接电阻R5、芯片Ul引脚3、电阻R6和电感LI，电阻R5另一端连接接地电容C5，芯片Ul引脚4分别连接电源VDD和接地电容C3，电阻R6另一端分别连接电感LI另一端和输出端Vo;所述芯片Ul型号为LM324。
[0018]本发明的工作原理是:请参阅图1?2，旋翼无人机控制系统由中控机及所属的语音和图像处理单元构成，下位机则是由移动平台伺服控制器模块、测距控制器模块、寻迹控制器模块、测光控制器模块和电源监控模块组成。
[0019]各功能模块单元电路在逻辑上相对独立，每个模块都是一个以自己的处理器(单片机)为核心的功能完整的子系统，且完成一项特定的功能，各单元均通过CAN驱动器与CAN总线相连，实现与上位机及其它功能模块之间的信息传输。电源监控模块除和CAN总线相连夕卜，还有一组状态线和控制线分别与其它各功能模块相连，一方面，该功能模块要通过状态线实时监测其它功能电路的工作状态，另一方面，还要根据中控机的控制决策或突发事件(如电路故障报警)通过控制线对相应电路模块进行实时控制(系统复位、切断或接通电源等)，以完成系统监控功能。
[0020]超声波换能器的信号从输入端Vi输入经过电位器RPl、电容Cl和电阻Rl后加到LM324的输入端8脚，放大后由3脚输出，经过电感LI和电阻R6送到测距控制器；电阻R2为设置放大器直流偏置工作点，同时与电容Cl组成输入端高通滤波器；电阻R5和电容C5用于减小放大器频率高端的不稳定性;L1、R6对高频提供高阻，对低频提供低阻通道，用于防止高频自激。
[0021]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0022]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种旋翼无人机控制系统，包括中控机、语音识别单元、图像处理单元、无线通讯模块、寻迹控制器、移动平台伺服控制器、测距控制器、测光控制器和电源监控模块，其特征在于，所述中控机分别连接语音识别单元、图像处理单元、语音合成单元和接口模块，中控机还通过CAN总线分别连接移动平台伺服控制器、测距控制器、测光控制器、寻迹控制器和电源监控模块，接口模块还连接无线通讯模块，移动平台伺服控制器还分别连接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还分别对应通过电机Ml、电机M2、电机M3和电机M4连接到PWM放大器，测距控制器还通过放大器连接超声波换能器，寻迹控制器还连接超声波传感器，测光控制器还通过A/D转换器连接光敏传感器，电源监控模块还连接电池组。2.根据权利要求1所述的旋翼无人机控制系统，其特征在于，所述中控机采用STM32系列单片机。3.根据权利要求1所述的旋翼无人机控制系统，其特征在于，所述移动平台伺服控制器、测距控制器、测光控制器、寻迹控制器和电源监控模块均采用AT89C51。4.根据权利要求1所述的旋翼无人机控制系统，其特征在于，所述移动平台伺服控制器、测距控制器、测光控制器、寻迹控制器和电源监控模块均分别通过CAN驱动器与CAN总线相连。5.根据权利要求1所述的旋翼无人机控制系统，其特征在于，所述电源监控模块还有一组状态线和控制线分别移动平台伺服控制器、测距控制器、测光控制器、寻迹控制器相连。6.根据权利要求1所述的旋翼无人机控制系统，其特征在于，所述放大器包括芯片U1、电阻Rl、电容Cl、电位器RPl、电感LI和电阻R6，所述电位器RPl—端连接信号输入端Vi，电位器RPI另一端接地，电位器RPI滑片连接电容CI，电容CI另一端分别连接接地电阻R2和电阻Rl，电阻Rl另一端连接芯片Ul引脚8，芯片Ul引脚2分别连接接地电容C2和电源VCC，芯片Ul引脚7分别连接电阻R3和电阻R4，电阻R3另一端连接接地电容C4，电阻R4另一端分别连接电阻R5、芯片Ul引脚3、电阻R6和电感LI，电阻R5另一端连接接地电容C5，芯片Ul引脚4分别连接电源VDD和接地电容C3，电阻R6另一端分别连接电感LI另一端和输出端Vo。7.根据权利要求1所述的旋翼无人机控制系统，其特征在于，所述芯片Ul型号为LM324。
【文档编号】G05B19/418GK105955211SQ201610298775
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】石喜玲, 赵耀霞, 孙运强
【申请人】中北大学