無人直升機雙天線測姿測向和飛行數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種無人直升機雙天線測姿測向和飛行數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)，包括機載衛(wèi)星定位天線、機載數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備、地面數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備和數(shù)據(jù)分析設(shè)備，所述的機載衛(wèi)星定位天線與機載數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備連接，所述的機載數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備、地面數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備分別與數(shù)據(jù)分析設(shè)備連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有通用、快速、集成一體等優(yōu)點。
【專利說明】
無人直升機雙天線測姿測向和飛行數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及定位定向的數(shù)據(jù)采集，尤其是涉及一種無人直升機雙天線測姿測向和飛行數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]通常無人機配備有獨立的單系統(tǒng)衛(wèi)星接收機和數(shù)據(jù)記錄設(shè)備，但是數(shù)據(jù)記錄設(shè)備只是記錄從飛參傳來的串行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)讀取下載均要使用配套工具，沒有通用化考慮，影響無人機平臺的數(shù)據(jù)采集、記錄和下載使用。
[0003]采用衛(wèi)星導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航組合(慣性導(dǎo)航、INS與GNSS的相互輔助、時間同步)、雙天線衛(wèi)星導(dǎo)航測姿測向以及高速記錄器技術(shù)。
[0004]INS與GNSS的組合導(dǎo)航可以有效的彌補了慣導(dǎo)誤差隨時間發(fā)散的問題，同時提高GPS信號的捕獲與跟蹤性能，即使GNSS失鎖，也可由INS單獨進(jìn)行導(dǎo)航定位，提高導(dǎo)航系統(tǒng)的穩(wěn)定性。二者的組合綜合了INS穩(wěn)定性好及GNSS精度高等優(yōu)點，可以提供高精度且穩(wěn)定可靠的導(dǎo)航信息，是目前導(dǎo)航領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛的導(dǎo)航模式。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種通用、快速、集成一體的無人直升機雙天線測姿測向和飛行數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)。
[0006]本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]—種無人直升機雙天線測姿測向和飛行數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)，其特征在于，包括機載衛(wèi)星定位天線、機載數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備、地面數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備和數(shù)據(jù)分析設(shè)備，所述的機載衛(wèi)星定位天線與機載數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備連接，所述的機載數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備、地面數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備分別與數(shù)據(jù)分析設(shè)備連接。
[0008]所述的機載衛(wèi)星定位天線包括前天線和后天線，分別布置在無人直升機機身前部和尾梁。
[0009]所述的機載數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備包括載體位置和姿態(tài)測量模塊、數(shù)據(jù)采集模塊以及數(shù)據(jù)合成記錄模塊，所述的載體位置和姿態(tài)測量模塊分別與機載衛(wèi)星定位天線連接，所述的數(shù)據(jù)合成記錄模塊分別與載體位置和姿態(tài)測量模塊、數(shù)據(jù)采集模塊連接。
[0010]所述的載體位置和姿態(tài)測量模塊包括第一GNSS和BD衛(wèi)星接收機，以及MEMS慣導(dǎo)傳感器。
[0011]所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括處理器以及與處理器連接的RS422總線，該RS422總線與直升機的飛控系統(tǒng)連接。
[0012]所述的數(shù)據(jù)合成記錄模塊包括第一MCU以及與第一MCU連接的第一NADN FLASH存儲器，所述的第一 MCU通過RS232總線分別與載體位置和姿態(tài)測量模塊、數(shù)據(jù)采集模塊連接，所述的第一 MCU通過USB接口與數(shù)據(jù)分析設(shè)備連接。
[0013]所述的地面數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備包括相互連接的位置測量模塊和數(shù)據(jù)記錄模塊，所述的數(shù)據(jù)記錄模塊與數(shù)據(jù)分析設(shè)備連接。
[0014]所述的位置測量模塊為第二GNSS和BD衛(wèi)星接收機。
[0015]所述的數(shù)據(jù)記錄模塊包括第二M⑶以及與第二M⑶連接的第二NADN FLASH存儲器，所述的第二 MCU通過RS232總線與位置測量模塊連接，所述的第二 M⑶通過USB接口與數(shù)據(jù)分析設(shè)備連接。
[0016]所述的數(shù)據(jù)分析設(shè)備為PC機。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型可實時測量載體的位置、航向角、橫滾角和俯仰角，依據(jù)飛行時間，測量的位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)與飛控數(shù)據(jù)同步記錄，確保數(shù)據(jù)的一致性；
[0018]利用數(shù)據(jù)分析設(shè)備對兩路數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得到高精度無人直升機位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021 ]實施例
[0022]如圖1所示，一種無人直升機雙天線測姿測向和飛行數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)，包括機載衛(wèi)星定位天線、機載數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備1、地面數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備2和數(shù)據(jù)分析設(shè)備3，所述的機載衛(wèi)星定位天線與機載數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備I連接，所述的機載數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備1、地面數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備2分別與數(shù)據(jù)分析設(shè)備3連接。
[0023]所述的機載衛(wèi)星定位天線包括前天線401和后天線402，分別布置在無人直升機機身前部和尾梁。
[0024]所述的機載數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備I包括載體位置和姿態(tài)測量模塊101、數(shù)據(jù)采集模塊102以及數(shù)據(jù)合成記錄模塊103，所述的載體位置和姿態(tài)測量模塊101分別與機載衛(wèi)星定位天線連接，所述的數(shù)據(jù)合成記錄模塊103分別與載體位置和姿態(tài)測量模塊101、數(shù)據(jù)采集模塊102連接，用于測量無人直升機位置和姿態(tài)，并記錄位置姿態(tài)數(shù)據(jù)和無人直升機飛控數(shù)據(jù)。
[0025]所述的地面數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備2包括相互連接的位置測量模塊201和數(shù)據(jù)記錄模塊202，所述的數(shù)據(jù)記錄模塊202與數(shù)據(jù)分析設(shè)備3連接，用于記錄衛(wèi)星定位原始觀測數(shù)據(jù)。
[0026]機載數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備I采用模塊化設(shè)計，內(nèi)部通過RS232串口進(jìn)行通信。所述載體位置和姿態(tài)測量模塊101由GNSS+BD衛(wèi)星接收機和MEMS慣導(dǎo)傳感器構(gòu)成，對載體的位置、航向角、橫滾角和俯仰角進(jìn)行測量。所述數(shù)據(jù)采集模塊102由RS422接口、MCU處理器構(gòu)成，對飛控數(shù)據(jù)和飛行時間的采集處理。所述數(shù)據(jù)合成記錄模塊103采用M⑶+NADN FLASH架構(gòu)，對載體位置、航向角、橫滾角、俯仰角與飛控數(shù)據(jù)、飛行時間的記錄。
[0027]地面基準(zhǔn)測量記錄設(shè)備2采用模塊化設(shè)計，內(nèi)部通過RS232串口進(jìn)行通信。所述位置測量模塊201由GNSS+BD衛(wèi)星接收機構(gòu)成，對載體的位置進(jìn)行測量。所述數(shù)據(jù)記錄模塊202采用MCU+NADN FLASH架構(gòu)，負(fù)責(zé)記錄基準(zhǔn)站的觀測數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)。
[0028]數(shù)據(jù)分析設(shè)備3對機載的位置、姿態(tài)數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)站的觀測量、位置數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和挖掘，輸出高精度航跡數(shù)據(jù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)。
[0029]系統(tǒng)通過從GNSS接收機基帶處理芯片中引出納秒級的秒脈沖PPS信號到INS，INS接收到PPS信號后開始IKHz計數(shù)。GPS接收機在整秒時刻將帶有時標(biāo)的導(dǎo)航信息傳送到INS中，INS接收到該信息后加上自己的計數(shù)值可以補償導(dǎo)航信息的傳播延遲，建立起自己的時鐘。INS在導(dǎo)航解算后將帶有時標(biāo)的信息傳送給GPS接收機，從而實現(xiàn)INS和GNSS接收機觀測數(shù)據(jù)鎖存時刻的同步。
[0030]應(yīng)用載波相位差分技術(shù)和快速求解整周模糊度技術(shù)，可精確計算出運動載體的方位角和俯仰角，并對陀螺誤差進(jìn)行修正，保證高精度的航向和姿態(tài)角度輸出。
[0031]記錄器采用高速、大容量固態(tài)存儲設(shè)備，同時包含中央處理芯片、通用接口電路，其中記錄器中微處理器選用Intel公司的PXA255A0E400。這款微處理器是采用XSCALE架構(gòu)的低功耗32位ARM處理器，內(nèi)核最高主頻400MHz，相應(yīng)的外部數(shù)據(jù)總線頻率達(dá)10MHz，從而保證了記錄器的高速處理性能。
【主權(quán)項】
1.一種無人直升機雙天線測姿測向和飛行數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)，其特征在于，包括機載衛(wèi)星定位天線、機載數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備、地面數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備和數(shù)據(jù)分析設(shè)備，所述的機載衛(wèi)星定位天線與機載數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備連接，所述的機載數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備、地面數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備分別與數(shù)據(jù)分析設(shè)備連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的機載衛(wèi)星定位天線包括前天線和后天線，分別布置在無人直升機機身前部和尾梁。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的機載數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備包括載體位置和姿態(tài)測量模塊、數(shù)據(jù)采集模塊以及數(shù)據(jù)合成記錄模塊，所述的載體位置和姿態(tài)測量模塊分別與機載衛(wèi)星定位天線連接，所述的數(shù)據(jù)合成記錄模塊分別與載體位置和姿態(tài)測量模塊、數(shù)據(jù)采集模塊連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的載體位置和姿態(tài)測量模塊包括第一GNSS和BD衛(wèi)星接收機，以及MEMS慣導(dǎo)傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括處理器以及與處理器連接的RS422總線，該RS422總線與直升機的飛控系統(tǒng)連接。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)合成記錄模塊包括第一MCU以及與第一M⑶連接的第一NADN FLASH存儲器，所述的第一M⑶通過RS232總線分別與載體位置和姿態(tài)測量模塊、數(shù)據(jù)采集模塊連接，所述的第一 MCU通過USB接口與數(shù)據(jù)分析設(shè)備連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的地面數(shù)據(jù)測量記錄設(shè)備包括相互連接的位置測量模塊和數(shù)據(jù)記錄模塊，所述的數(shù)據(jù)記錄模塊與數(shù)據(jù)分析設(shè)備連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的位置測量模塊為第二GNSS和BD衛(wèi)星接收機。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)記錄模塊包括第二MCU以及與第二M⑶連接的第二NADN FLASH存儲器，所述的第二M⑶通過RS232總線與位置測量模塊連接，所述的第二 MCU通過USB接口與數(shù)據(jù)分析設(shè)備連接。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)分析設(shè)備為PC機。
【文檔編號】G07C5/08GK205582036SQ201620123788
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年2月17日
【發(fā)明人】洪達(dá), 周磊, 鄭震山, 金惠明, 周璽, 吳雄, 何肇雄
【申請人】中國人民解放軍92728部隊