一种基于超声波通信的四轴飞行器控制系统技术方案

本实用涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种基于超声波通信的四轴飞行器控制系统，可实现对四轴飞行器飞行的自动化控制，控制精度高且具备低电量报警功能。超声波发射头发出超声波。超声波接收头用于接收超声波。处理器用于信号的接收处理并发出控制指令。惯性测量模块用于测量电机Ⅰ、电机Ⅱ和电机Ⅲ的轴向角速度及轴向加速度。通信模块用作处理器与遥控器的无线数据传输模块。遥控器用于显示处理器所传输信号并对处理器发出控制指令。脉冲宽度调制器Ⅰ控制电机Ⅰ的转动状态。脉冲宽度调制器Ⅱ控制电机Ⅱ的转动状态。脉冲宽度调制器Ⅲ控制电机Ⅲ的转动状态。电源为处理器供电。电池电量计检测到电池电量并向处理器发送所测信号。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种基于超声波通信的四轴飞行器控制系统。
技术介绍
四轴飞行器是一种具有四个对称旋翼的微型无人飞行器，利用空气动力学来实现飞行，结构简单、重量轻。四轴飞行器的应用非常广泛，可应用于环境监测、低空侦查、信号中继、通信干扰、小型货物运送等领域。随着空气动力学、自动控制理论、计算机技术的不断发展，尤其是传感器技术和智能控制技术的不断成熟，为四轴飞行器的自主飞行提供了理论依据和技术支撑。
技术实现思路
本技术主要解决的技术问题是:提供一种基于超声波通信的四轴飞行器控制系统，可实现对四轴飞行器飞行的自动化控制，控制精度高且具备低电量报警功能。为解决上述技术问题，本实用涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种基于超声波通信的四轴飞行器控制系统，包括超声波发射头、超声波接收头、放大器、滤波器、处理器、惯性测量模块、通信模块、遥控器、电机1、电机I1、电机II1、电机IV、脉冲宽度调制器、电源和电池电量计，可实现对四轴飞行器飞行的自动化控制，控制精度高且具备低电量报警功能。超声波发射头发出超声波。超声波接收头用于接收超声波。放大器将接收到的信号进行处理后放大，提高信号传输的灵敏度。滤波器用于滤去所接收信号中的干扰波。处理器用于信号的接收处理并发出控制指令。惯性测量模块用于测量电机1、电机II和电机III的轴向角速度及轴向加速度。通信模块用作处理器与遥控器的无线数据传输模块。遥控器用于显示处理器所传输信号并对处理器发出控制指令。脉冲宽度调制器I控制电机I的转动状态。脉冲宽度调制器II控制电机II的转动状态。脉冲宽度调制器III控制电机III的转动状态。电机1、电机I1、电机II1、电机IV分别控制一个旋翼轴的转动状态。电源为处理器供电。电池电量计检测到电池电量并向处理器发送所测信号。作为本方案的进一步优化，本技术一种基于超声波通信的四轴飞行器控制系统所述的处理器选用爱特梅尔有限公司生产的处理器，其型号为ATmega32u4。作为本方案的进一步优化，本技术一种基于超声波通信的四轴飞行器控制系统所述的惯性测量模块选用德州仪器生产的惯性测量模块，其型号为MPU6050。作为本方案的进一步优化，本技术一种基于超声波通信的四轴飞行器控制系统所述的通信模块选用华凯威技术开发有限公司成产的通讯模块，其型号为CC2500。作为本方案的进一步优化，本技术一种基于超声波通信的四轴飞行器控制系统所述的电池电量计选用美信半导体有限公司生产的电池电量计，其型号为DS2780。本技术一种基于超声波通信的四轴飞行器控制系统的有益效果为:a.可以实现四轴飞行器的自动化控制；b.米用2.4GHz的通彳目频率，通彳目距尚最远可达800米；c.具有电池电量检测与报警功能。【附图说明】图1为本技术一种基于超声波通信的四轴飞行器控制系统的系统框图。【具体实施方式】在图1中，本实用涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种基于超声波通信的四轴飞行器控制系统，包括超声波发射头、超声波接收头、放大器、滤波器、处理器、惯性测量模块、通信模块、遥控器、电机1、电机I1、电机II1、电机IV、脉冲宽度调制器、电源和电池电量计，可实现对四轴飞行器飞行的自动化控制，控制精度高且具备低电量报警功能。超声波发射头发出超声波。超声波接收头用于接收超声波。放大器将接收到的信号进行处理后放大，提高信号传输的灵敏度。滤波器用于滤去所接收信号中的干扰波。单片机发出控制信号，控制信号以电压的形式传输，超声波发射头接收控制指令，超声波发射头将振动，并将振动转换为超声波向地面发送，超声波经地面反射后经超声波接收头接收。超声波接收头接收到信号后会产生振动，并将振动信号转换为电信号进行传输。为了提高电信号传输效率，利用放大器将信号放大。信号中含有一些干扰性信号，采用滤波器滤去干扰信号，使得信号处理更加准确，进而提高高度测量精度。信号经滤波器滤波后传递至处理器，处理器根据信号发送和接收的时间差经过计算得出四轴飞行器与地面之间的距离。处理器用于信号的接收处理并发出控制指令。处理器选用爱特梅尔有限公司生产的处理器，其型号为ATmega32u4。惯性测量模块用于测量电机1、电机II和电机III的轴向角速度及轴向加速度。惯性测量模块选用德州仪器生产的惯性测量模块，其型号为MPU6050。四轴飞行器需要检测三个旋翼轴的轴向角速度和轴向加速度信号，以此判断飞行器飞行姿态。MPU6050是一种整合性6轴运动处理组件，内部集成有3个角速度传感器和三个角加速度传感器，免除了单独使用角速度传感器和加速度传感器来进行旋翼轴状态检测存在的缺陷误差，测量精度高，且集成度高，功耗低。通信模块用作处理器与遥控器的无线数据传输模块。通信模块选用华凯威技术开发有限公司成产的通讯模块，其型号为CC2500。CC2500工作于2.4GHz频段，传输距离可达800M，可将处理器的信号转化为射频信号，将射频信号传输至遥控器显示。也可以接收遥控器传输的控制指令并将信号传输至处理器，处理器根据接收到的控制指令控制飞行器飞行状态。遥控器用于显示处理器所传输信号并对处理器发出控制指令。脉冲宽度调制器I控制电机I的转动状态。脉冲宽度调制器II控制电机II的转动状态。脉冲宽度调制器III控制电机III的转动状态。电机1、电机I1、电机II1、电机IV分别控制一个旋翼轴的转动状态。电机I若要正常工作，首先根据电机I转子所在位置，依照定子绕组决定开启或关闭脉冲宽度调制器I中换流器的晶体管顺序。脉冲宽度调制器I内有3组共6个晶体管。当电流流经电机I的线圈，电机I的转子按一个方向转动，当电机I的转子转动到下一组晶体管时，下一组晶体管在处理器的控制下打开，如此转子就可以一直转动下去，从而控制电机I 一直转动下去。若要控制电机I反转，只需将晶体管开启顺序相反。电源为处理器供电。电池电量计检测到电池电量并向处理器发送所测信号。电池电量计选用美信半导体有限公司生产的电池电量计，其型号为DS2780。利用DS2780，不仅能对电池电量进行实时检测，还能够对电池剩余电量进行预测，实时计算电池在快速和慢速两种放电速率下的可持续释放的电量并将所计算的数据传输至处理器。CC2500处理器数据使用内部集成的单片机，无需使用处理器进行数据处理，降低了系统的开发难度，且降低了处理器功耗。当电池电量到达所设定限值，处理器输出报警指令，报警指令通过无线模块传输至遥控器，遥控器接收信号，对信号进行处理后显示电量并报警。当然上述说明并非对本技术的限制，本技术也不仅限于上述举例，本
的普通技术人员在本技术的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本技术的保护范围。【主权项】1.一种基于超声波通信的四轴飞行器控制系统，包括超声波发射头、超声波接收头、放大器、滤波器、处理器、惯性测量模块、通信模块、遥控器、电机1、电机I1、电机II1、电机IV、脉冲宽度调制器1、脉冲宽度调制器I1、脉冲宽度调制器II1、电池和电池电量计，其特征在于:超声波发射头发出超声波；超声波接收头用于接收超声波；放大器将接收到的信号进行处理后放大，提高信号传输的灵敏度；滤波器用于滤去所接收信号中的干扰波；处理器用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超声波通信的四轴飞行器控制系统，包括超声波发射头、超声波接收头、放大器、滤波器、处理器、惯性测量模块、通信模块、遥控器、电机Ⅰ、电机Ⅱ、电机Ⅲ、电机Ⅳ、脉冲宽度调制器Ⅰ、脉冲宽度调制器Ⅱ、脉冲宽度调制器Ⅲ、电池和电池电量计，其特征在于：超声波发射头发出超声波；超声波接收头用于接收超声波；放大器将接收到的信号进行处理后放大，提高信号传输的灵敏度；滤波器用于滤去所接收信号中的干扰波；处理器用于信号的接收处理并发出控制指令；惯性测量模块用于测量电机Ⅰ、电机Ⅱ和电机Ⅲ的轴向角速度及轴向加速度；通信模块用作处理器与遥控器的无线数据传输模块；遥控器用于显示处理器所传输信号并对处理器发出控制指令；脉冲宽度调制器Ⅰ控制电机Ⅰ的转动状态；脉冲宽度调制器Ⅱ控制电机Ⅱ的转动状态；脉冲宽度调制器Ⅲ控制电机Ⅲ的转动状态；电机Ⅰ、电机Ⅱ、电机Ⅲ、电机Ⅳ分别控制一个旋翼轴的转动状态；电池为处理器供电；电池电量计检测到电池电量并向处理器发送所测信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩丽花，杨自芬，刘丽，
申请(专利权)人：临沂大学，
类型：新型
国别省市：山东;37