一种四轴飞行器控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种飞行器系统，具体涉及一种四轴飞行器控制系统。

背景技术：

四轴飞行器又称四旋翼飞行器、四旋翼直升机，简称四轴、四旋翼。这四轴飞行器是一种多旋翼飞行器。四轴飞行器的四个螺旋桨都是电机直连的简单机构，十字形的布局允许飞行器通过改变电机转速获得旋转机身的力，从而调整自身姿态。

为了保持飞行器的稳定飞行及悬停功能，在室外，一般采用GPS定位来实现悬停功能，在室内则采用陀螺仪或气压传感器来实现，在四轴飞行器上装有3个方向的陀螺仪和3轴加速度传感器组成惯性导航模块，可以计算出飞行器此时相对地面的姿态以及加速度、角速度。飞行控制器通过算法计算保持运动状态时所需的旋转力和升力，通过电子调控器来保证电机输出合适的力。

目前市场上有很多四轴飞行器。在飞行过程中它不仅受到各种物理效应的作用，还很容易受到气流等外部环境的干扰，很难获得其准确的性能参数，微型四轴无人飞行器是一个具有六个自由度，而只有四个控制输入的欠驱动系统；它具有多变量、非线性、强耦合和干扰敏感的特性，使得飞行控制系统的设计变得非常困难；利用陀螺进行物体姿态检测需要进行累计误差的消除，怎样建立误差模型和通过组合导航修正累积误差是一个工程难题。

中国专利申请号CN205983221u记载了一种四轴飞行器控制系统，只记载了平稳飞行，未述及航拍及悬停功能。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种带GPS定位功能、陀螺仪、气压传感器，可以实现翻转、飞行、悬停及高清航拍的四轴飞行器控制系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种四轴飞行器控制系统系统：

一六轴陀螺仪：采用霍尔传感器信号采集，为实现悬停功能室内检测飞行状态及采集信号；

一摄像电路：用于飞行器的航拍功能，信号输入；

一左上下电机驱动电路：接受MCU信号，驱动电机垂直运动、俯仰运动、滚转运动、偏航运动、前后运动、侧向运动等运动。

一右上下电机驱动电路：接受MCU信号，驱动电机垂直运动、俯仰运动、滚转运动、偏航运动、前后运动、侧向运动等运动。

一GPS通讯电路：与飞行器遥控器连接，实现遥控器功能下的现场及远程飞行的控制，通讯模块为GPS定位模块；

一PWM控制单元：实现电机的转速速度控制；

一LED显示电路：对飞行器各种状态进行显示；

一气压传感器：实现飞行器室内悬空功能，检测气压状态；

一MCU处理器：上述六轴陀螺仪、摄像电路、左上下电机驱动电路、右上下电机驱动电路、GPS通讯电路、PWM控制单元、LED显示电路、气压传感器、电压检测、电源电路、飞行器遥控器连接，实现飞行器的飞行、悬停及航拍功能。

一电压检测：用于低电压检测判定；

一电源电路：经滤波稳压的电源提供MCU处理器及其他电路的工作电源，电压为12VDC；

一飞行器遥控器：采用无线通讯对四轴飞行器进行控制；

本实用新型的技术效果：一种四轴飞行器控制系统，包括六轴陀螺仪、LED显示单元、PWM控制单元、MCU处理器、气压传感器、电源电路、电压检测电路、左上下电机驱动电路、右上下电机驱动电路、摄像电路、GPS通讯电路及飞行器遥控器组成，可以实现翻转、飞行、悬停、光流定位、气压定高及高清航拍的四轴飞行器控制系统。

附图说明

图1：是系统整体框图

图1中：10-MCU处理器，20-电源电路，30-右上下电机驱动电路，40-GPS通讯电路，50-电压检测电路，60-六轴陀螺仪，70-左上下电机驱动电路，80-PWM控制单元，90-气压传感器，100-LED显示电路，110-摄像电路，120-飞行器遥控器

图2：主控电路

图3：电源电路

图4：左上下电机驱动电路

图5：右上下电机驱动控制电路

图6：GPS通讯电路

图7：六轴陀螺仪

图8：气压传感器

图9：通信接口

图10：显示电路

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

实施例

本实用新型的一种四轴飞行器控制系统系统的一实施例，如图1-10所示，其包括六轴陀螺仪、摄像电路、左上下电机驱动电路、右上下电机驱动电路、GPS通讯电路、PWM控制单元、LED显示电路、气压传感器、电压检测、电源电路、MCU处理器、飞行器遥控器组成。

它按如下线路连接：按如下线路连接：MCU处理器分别与所述六轴陀螺仪、LED显示单元、PWM控制单元、MCU处理器、气压传感器、电压检测电路、左上下电机驱动电路、右上下电机驱动电路、摄像电路、GPS定位电路、电源电路连接，飞行器遥控器通过无线信号实现对四轴飞行器的遥控。

系统具体实施过程如下：

一六轴陀螺仪：采用霍尔传感器信号采集，U5芯片MPU6050为实现悬停功能室内检测飞行状态及采集信号；

一摄像电路：用于飞行器的航拍功能，信号输入，芯片为HQ0001；

一左上下电机驱动电路：接受MCU信号，U1芯片9926驱动左上下电机实现垂直运动、俯仰运动、滚转运动、偏航运动、前后运动、侧向运动、翻转运动、悬停等运动，带电机卡死保护功能。

一右上下电机驱动电路：接受MCU信号，U2芯片9926驱动右上下电机实现垂直运动、俯仰运动、滚转运动、偏航运动、前后运动、侧向运动、翻转运动、悬停等运动，带电机卡死保护功能。

一GPS通讯电路：与飞行器遥控器连接，实现遥控器功能下的现场及远程飞行的控制，通讯模块为GPS定位模块，U7为8030芯片工作频率为2.4MHZ，晶振为1.6MHZ；

一PWM控制单元：实现电机的转速速度控制；

一LED显示电路：对飞行器各种状态进行显示，LED1、LED2、LED3、LED4发光二极管分别经过R24、R27、R28、R36的限流，再经Y18050三极管控制，实现LED显示控制；

一气压传感器：实现飞行器室内悬空功能，U4芯片LOG567检测气压状态；

一MCU处理器：上述六轴陀螺仪、摄像电路、左上下电机驱动电路、右上下电机驱动电路、GPS定位电路、PWM控制单元、LED显示电路、气压传感器、电压检测、电源电路、飞行器遥控器连接，实现飞行器的飞行、悬停及航拍功能，所述芯片为MINI58-32。

一电压检测：用于低电压检测判定，通过R29与R30串联电阻进行分压，依据分压电压为参考值，低于参考值下限触发报警提示；

一电源电路：电源电压7.4VDC，经1N5819、SI2323、2N3904、MP1657芯片及电阻电容等组成的降压电路，实现从7.4VDC降为3.6VDC，3.6VDC经XC6206芯片降为2.8VDC电压；

一飞行器遥控器：采用无线通讯对四轴飞行器进行控制；

飞行器悬停功能实现分为室内与室外，室内采用一方式光流信号，即六轴陀螺仪，实现对盖度的定位，室内采用二方式为气压传感器，根据气压的大小确定飞行高度。室外以采用GPS定位信号为准，实现高空悬停。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作芯片、电阻、电容等电子器件的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。