靈翼OH系列是一款集GPS/INS組合導(dǎo)航與自動飛行控制于一體化的產(chǎn)品。特別是對使用多沖程燃油發(fā)動機(jī)的無人直升機(jī)這類穩(wěn)定性差、高度耦合和高頻振動環(huán)境下,進(jìn)行穩(wěn)定,可靠的控制,并實(shí)現(xiàn)自動導(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)動機(jī)的高頻振動,野外的環(huán)境和電磁干擾等惡劣情況,傳感器采用了國外工業(yè)級,軍用級的產(chǎn)品,以獲得高精度、高可靠性的飛行狀態(tài)測量數(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)200Hz的解算和控制刷新率,為實(shí)現(xiàn)對無人直升機(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,采用古典PID控制方法,通過對中飛航空無人直升機(jī)平臺進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)和數(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)對外界對無人機(jī)的擾動,增強(qiáng)應(yīng)付不確定性的能力。OHFC-3具有對GPS信號丟失,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,自動返航和失控保護(hù)等功能。
基于小型無人直升機(jī)動力學(xué)模型(SUHDM),結(jié)合計(jì)算機(jī)3D場景構(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。
靈翼OH系列地面站采用基于谷歌地圖,百度地圖設(shè)計(jì)方案,飛行航路可以預(yù)先在谷歌地圖,百度地圖上簡單地設(shè)置,實(shí)現(xiàn)全自動飛行,同時(shí)飛行狀態(tài)信息通過無線電臺實(shí)時(shí)地傳送到地面站進(jìn)行監(jiān)控,記錄和管理等功能。