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無錫漢和航空自動(dòng)駕駛飛行控制系統(tǒng)(APFC-1)

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產(chǎn)品詳情

無錫漢和航空自動(dòng)駕駛飛行控制系統(tǒng)(APFC-1)簡(jiǎn)介
Autopilot Flight Control System for Unmanned Helicopters

漢和航空無人直升機(jī)自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)(APFC-1)是無錫漢和航空技術(shù)有限公司經(jīng)過多年艱苦研發(fā),數(shù)千架次的試飛,與國(guó)內(nèi)外頂級(jí)專業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期合作研發(fā)成功的一款用于工程無人直升機(jī)定制自動(dòng)駕駛儀。APFC-1擁有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),多項(xiàng)創(chuàng)新和專利技術(shù)。適合于不同大小的工程用無人駕駛直升飛機(jī)的自動(dòng)駕駛。

APFC-1是一款集GPS/INS組合導(dǎo)航與自動(dòng)飛行控制于一體化的產(chǎn)品。特別是對(duì)使用多沖程燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的無人直升機(jī)這類穩(wěn)定性差、高度耦合和高頻振動(dòng)環(huán)境下,進(jìn)行穩(wěn)定,可靠的控制,并實(shí)現(xiàn)在多種模式下自動(dòng)導(dǎo)航飛行。

硬件技術(shù)上以系統(tǒng)的可靠性為設(shè)計(jì)的最高準(zhǔn)則,采用工業(yè)級(jí)成熟的浮點(diǎn)型DSP、ARM控 制器芯片,各個(gè)模塊都有自己獨(dú)立的控制器進(jìn)行工作,各種數(shù)據(jù)的輸入輸出都進(jìn)行了有效的電路保護(hù)和隔離,考慮到多沖程燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的高頻振動(dòng),野外的環(huán)境和電 磁干擾等惡劣情況,傳感器采用了國(guó)外工業(yè)級(jí),軍用級(jí)的產(chǎn)品,以獲得高精度、高可靠性的飛行狀態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)。系統(tǒng)預(yù)留多種串口、GPIO、PWM輸入/輸出外 部接口,方便用戶設(shè)備與飛控系統(tǒng)的集成。飛控計(jì)算機(jī)高達(dá)50Hz的解算和控制刷新率,為實(shí)現(xiàn)對(duì)無人直升機(jī)的高精度控制提供硬件保障。

導(dǎo)航技術(shù)上采用擴(kuò)展卡爾曼濾波器(EKF)算法,對(duì)各類傳感器(高抗震性能的3軸 MEMS垂直陀螺、3軸加速度計(jì)、WMM算法的3軸磁場(chǎng)計(jì)、GPS、氣壓高度計(jì)、轉(zhuǎn)速傳感器)、操控輸入量等進(jìn)行采集與深度融合處理,可精確的推算出位 置、速度、姿態(tài)、航向、角速率和加速度6維空間中修正的值,大大提高了導(dǎo)航數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性與精度。為控制提供了可靠的數(shù)據(jù)來源。

控制技術(shù)上以系統(tǒng)的安全性為設(shè)計(jì)最高準(zhǔn)則,采用先進(jìn)PID控制方法,通過對(duì)漢和航空無人直升機(jī)平臺(tái)進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)和掃頻數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,兼顧系統(tǒng)的安全性,操控性以及魯棒性的最佳參數(shù)配合。飛行控制過程中可應(yīng)對(duì)外界對(duì)無人機(jī)的擾動(dòng),增強(qiáng)應(yīng)付不確定性的能力。APFC-1具有對(duì)GPS信號(hào)丟失,數(shù)據(jù)鏈斷裂,電源監(jiān)控報(bào)警等緊急情況的處理功能,可以一鍵懸停,自動(dòng)返航和失控保護(hù)等功能。

基于小型無人直升機(jī)動(dòng)力學(xué)模型(SUHDM),結(jié)合計(jì)算機(jī)3D場(chǎng)景構(gòu)建了包含飛控計(jì)算機(jī)、舵機(jī),地面控制站等硬件在整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真環(huán)境,實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行控制策略、控制邏輯的有效驗(yàn)證,最大程度上確保飛控系統(tǒng)安全可靠。

APFC-1地面站采用基于Google Earth/InfoMap設(shè)計(jì)方案,飛行航路可以預(yù)先在Google Earth/InfoMap上簡(jiǎn)單地設(shè)置,實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)飛行,同時(shí)飛行狀態(tài)信息通過無線電臺(tái)實(shí)時(shí)地傳送到地面站進(jìn)行監(jiān)控,記錄和管理以及“第一人稱”飛行等功能。

      

APFC-1硬件實(shí)物                  APFC-1地面站界面               APFC-1仿真環(huán)境 
 

飛行控制

控制模式

遙控、指令導(dǎo)航、自動(dòng)導(dǎo)航、自動(dòng)返航、自動(dòng)失控保護(hù)

飛行模態(tài)

定點(diǎn)懸停,定速/定高巡航,協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎,斜爬升/盤旋爬升,增穩(wěn)起飛/降落,自動(dòng)起飛/降落

控制距離

視數(shù)據(jù)鏈通訊距離和飛行任務(wù)半徑能力而定(默認(rèn)5km)

航速

8-10 m/s(空速)

懸停定位精度

< 3m

航線精度

< 5m

速度控制精度

< 10%

抗風(fēng)能力

< 5級(jí)

地面站

控制地面站

Windows系統(tǒng),具備電子地圖、虛擬儀表、綜合顯示、指令面板、航路設(shè)定、狀態(tài)監(jiān)控和報(bào)警功能。

調(diào)試參數(shù)地面站

Windows系統(tǒng),姿態(tài),速度,位置等各環(huán)節(jié)控制參數(shù),部分傳感器的精度的設(shè)置與讀取。

GPS(NovAtel OEMSTAR 10HZ)

定位精度

1.5 M  (單點(diǎn)定位L1)

數(shù)據(jù)更新率

10Hz

GPS天線

航空級(jí)天線

 IMU

航向角范圍

±180 º

航向角精度

< 1 º (磁羅盤數(shù)據(jù),WMM融合校正)

橫滾角,俯仰角范圍

±180 º,±90 º

橫滾角,俯仰角精度

靜態(tài)< 0.3 º,動(dòng)態(tài)<2.0º

姿態(tài)角速率

±200 º/sec

X,Y,Z加速度范圍

3g(標(biāo)準(zhǔn)),5g(大范圍)

氣壓計(jì)范圍

300-2000mbar

數(shù)傳電臺(tái)

工作頻率

902-928 MHz,

發(fā)送功率

Max 1W

供電電壓

6-30 Vdc

數(shù)傳距離

5-20 Km根據(jù)環(huán)境以及天線高度

接口

GPS天線 

1通道

串口I/O

RS232 5通道,RS422 1通道

PWM輸入

10通道

PWM舵機(jī)輸出

9通道

電源

電源

12±2VDC

功耗

< 6w

工作溫度

-40-80℃

尺寸/重量

IMU

76(D) X 93(W) X 77(H)  650g  內(nèi)部減震

飛控計(jì)算機(jī)

81(D) X 110(W) X 41(H) 390g

外設(shè)控制器

71(D) X 75(W) X 25(H)  130g

GPS等采集器

55(D) X 82(W) X 23(H)  110g


APFC-1系統(tǒng)框架圖   

   
    全自動(dòng)飛行視頻效果請(qǐng)點(diǎn)擊此鏈接:http://www.tudou.com/programs/view/fDSDltyYvE4/

下載附件: 漢和航空自動(dòng)駕駛儀控制系統(tǒng)

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