一種面向輕型直升機的飛行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種面向輕型直升機的飛行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具體地說是一種用于采集有人直升機飛行過程中的控制量和控制輸出量的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于數(shù)據(jù)的后期處理。
【背景技術(shù)】
[0002]直升機是一個非常復(fù)雜的控制對象，具有高度非線性、多變量、強耦合、時變，開環(huán)不穩(wěn)定等特點。因此，對直升機進行模式識別對數(shù)據(jù)要求很高，而在無人機研究中要對無人機進行精確的控制，直升機的模型必須精確。在以往無人直升機研究中，研究對象主要是微型模型直升機，對模型飛機的數(shù)據(jù)采集，只要采集遙控器發(fā)出的信號和飛機本體導(dǎo)航數(shù)據(jù)便可完成。
[0003]隨著無人機研究趨向大型化，單獨開發(fā)大型無人機成本極高，因此使用有人直升機改裝成無人直升機是現(xiàn)在常用的大型無人直升機開發(fā)手段。但是使用有人機開發(fā)存在著直升機模型不確定情況，目前在國內(nèi)外還沒有一種設(shè)備專門用于有人直升機飛行過程中同時采集駕駛員桿量和飛行數(shù)據(jù)的設(shè)備。同時，在直升機的飛行過程中，飛機的振動狀態(tài)、飛行品質(zhì)在沒有專業(yè)設(shè)備測試的情況下，僅從駕駛者的感受是無法進行準確的評估的，而直升機的狀態(tài)和飛行品質(zhì)和飛機的飛行安全密切相關(guān)。因此需要一種可以在有人直升機飛行過程中即能夠采集駕駛員桿量、又能夠采集飛行數(shù)據(jù)的設(shè)備。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對國內(nèi)外暫時還沒有同時采集有人直升機控制桿量和飛機飛行數(shù)據(jù)這一技術(shù)空白，本實用新型提出了一種面向輕型直升機的飛行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0005]本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種面向輕型直升機的飛行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)存儲模塊以及與其連接的桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、差分GPS模塊、慣性測量單元；
[0006]桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采集直升機操縱桿和腳踏板的控制量并發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲豐旲塊;
[0007]差分GPS模塊用于采集直升機的位置和速度信息并發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲模塊；
[0008]慣性測量單元用于采集直升機三軸加速度和三軸角速度信息發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲模塊。
[0009]所述桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括A/D采集模塊以及與其連接的RS422/RS232轉(zhuǎn)換模塊、拉線傳感器;所述RS422/RS232轉(zhuǎn)換模塊與數(shù)據(jù)存儲模塊連接，拉線傳感器與直升機操縱桿、腳踏板連接。
[0010]所述拉線傳感器為四個;第一拉線傳感器與直升機總矩桿連接;第二拉線傳感器、第三拉線傳感器均與直升機操縱桿連接;第四拉線傳感器與直升機腳踏板連接。
[0011]所述第二拉線傳感器中采集運動數(shù)據(jù)的拉線頭伸縮方向與直升機上通過左右推拉操縱桿控制飛行狀態(tài)的鋼索的鋼索頭運動方向一致。
[0012]所述第三拉線傳感器中采集運動數(shù)據(jù)的拉線頭伸縮方向與直升機上通過前后推拉操縱桿控制飛行狀態(tài)的鋼索的鋼索頭運動方向一致。
[0013]所述數(shù)據(jù)存儲模塊包括ARM芯片以及與其連接的SD卡;所述ARM芯片與桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、差分GPS模塊、慣性測量單元連接。
[0014]本實用新型具有以下有益效果及優(yōu)點:
[0015]1.本實用新型實現(xiàn)了在一個系統(tǒng)中，采用了多個拉線傳感器、結(jié)合差分GPS模塊和慣性測量單元，同時采集到操縱桿量和飛機的飛行數(shù)據(jù)；
[0016]2.本實用新型的數(shù)據(jù)存儲模塊能實時存儲采集到的操縱量和飛行數(shù)據(jù)，用于后期的模式辨識；
[0017]3.本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，能以簡單地模塊實現(xiàn)強大的數(shù)據(jù)采集、存儲功能。
[0018]4.本實用新型具有較強的通用性和較強的系統(tǒng)性，并且本實用新型的可操作性、展示性均較強，簡便地應(yīng)用于各種輕型有人駕駛環(huán)境下直升機飛行數(shù)據(jù)采集的實驗中。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖2為本實用新型中桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及連接框圖；
[0021 ]圖3為本實用新型中數(shù)據(jù)存儲模塊結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖4為本實用新型中結(jié)構(gòu)不意圖；
[0023]其中，I桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，2數(shù)據(jù)存儲模塊，3差分GPS模塊，4慣性測量單元;1-1第一拉線傳感器，1-2第二拉線傳感器，1-3第三拉線傳感器，1-4第四拉線傳感器，1-5A/D采集模塊，1-6RS422/RS232轉(zhuǎn)換模塊，2-1ARM 芯片，2-2SD 卡。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】加以說明。
[0025]在現(xiàn)有的無人直升機設(shè)計中，由于新機型開發(fā)成本較高，比較常用的方法是將成熟的有人直升機產(chǎn)品改裝成無人直升機，在改裝中為了達到對直升機更精確的控制，需要對直升機進行模式識別，本實用新型能高頻率地將直升機的所有控制量及控制輸出量高精度地記錄在SD卡中，為后期分析直升機時域和頻域模型提供了數(shù)據(jù)支持，為更精確地控制直升機提供了保證。同時在直升機的飛行過程中，飛機的振動狀態(tài)、飛行品質(zhì)在沒有專業(yè)設(shè)備測試的情況下，僅從駕駛者的感受是無法進行準確的評估的，本實用新型能方便地安裝在小型直升機上，通過對數(shù)據(jù)的采集和分析，能根據(jù)數(shù)據(jù)評估飛機狀態(tài)和品質(zhì)，在實現(xiàn)對駕駛者的飛行技術(shù)評估方面也具有很好的實用意義。
[0026]—種面向輕型直升機的飛行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲模塊、差分GPS模塊、慣性測量單元。
[0027]桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能是以1HZ的頻率采集直升機飛行過程中對總距、俯仰、滾轉(zhuǎn)和航向四個操縱桿的控制量;桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)存儲模塊通過RS-232通信，用于實現(xiàn)將采集到的操縱桿總距、俯仰、滾轉(zhuǎn)和航向的控制量發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲模塊；
[0028]差分GPS模塊功能是以1HZ的頻率采集直升機經(jīng)度、瑋度、高度、X軸速度、Y軸速度和Z軸速度信息；與數(shù)據(jù)存儲模塊通過RS-232通信，用于實現(xiàn)將采集到的經(jīng)度、瑋度、高度、三軸速度發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲模塊；
[0029]慣性測量單元功能是以300HZ的頻率采集直升機X軸加速度、Y軸加速度、Z軸加速度、X軸角速度、Y軸角速度和Z軸角速度信息;與數(shù)據(jù)存儲模塊通過RS-232通信，用于實現(xiàn)將采集到的三軸加速度和三軸角速度發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲模塊；
[0030]數(shù)據(jù)存儲模塊將采集到的所有數(shù)據(jù)以300HZ頻率以文本形式存儲在SD卡中。
[0031 ]所述桿量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括:
[0032]拉線傳感器I采集總距桿量，以0-5V電壓形式輸出給A/D采集模塊;拉線傳感器2采集俯仰桿量，以0-5V電壓形式輸出給A/D采集模塊;拉線傳感器3采集滾轉(zhuǎn)桿量，以0-5V電壓形式輸出給A/D采集模塊;拉線傳感器4采集航向桿量，以0-5V電壓形式輸出給A/D采集模塊。
[0033]A/D采集模塊將采集到的總距、俯仰、滾轉(zhuǎn)和航向桿量的模擬量轉(zhuǎn)換的數(shù)字量以RS422形式輸出，通過RS422/RS232轉(zhuǎn)換模塊后通過RS232接口輸出給數(shù)據(jù)存儲模塊。
[0034]所述數(shù)據(jù)存儲模塊包括:
[0035]ARM9