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航拍的軟件硬件知識

作者: 本站原創
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發布時間:2014-9-24 22:56:15
航拍的軟件硬件知識?

軟件包括飛控內部的軟件和地面站的軟件。
飛控內部軟件是飛控的靈魂,如果只有硬件只是電子垃圾。
一談到軟件很多朋友就是討論使用ucos、linux等等的操作系統。其實作為飛行控制這種實時性要求很強的控制系統,不一定要采用操作系統。使用操作系統對硬件和時序的控制能力降低,CPU的有效使用率降低,對內存的需求增加。在UP10和UP20中都沒有采用操作系統。
UP10完成了傳感器數據采集,GPS信息獲取,接收機信號獲取,舵機控制,與地面站通訊,飛行控制率計算,導航控制,任務控制等所有功能。其中舵機控制和接收機信號獲取擁有最高的優先級,與地面站的通訊優先級最低,合理處理CPU的優先級問題能夠避免CPU控制時序的混亂和相互的干涉問題。
對于飛行控制方法問題上取決于獲取的數據。如果只是簡單獲得了飛機的角速率和加速度計信號等原始數據,控制方法只能采取某些飛控采取的間接姿態控制方法,也就是說在俯仰控制上采用控制空速的方法,角速率只用于阻尼增穩作用;在方向控制上采用轉彎角速率控制方式。控制外環是高度和GPS導航航向。這種控制方法得到的飛機控制精度不算很好,特別是高度容易出現波動。但是控制了飛機的穩定的最核心,所以飛行還算是安全的。
如果能夠采取一些計算方法獲取飛機的姿態角,pitch,roll,heading,那么控制方法就變為姿態控制了。采用姿態控制時,內環變成了副翼控制飛機的轉彎坡度和升降舵控制飛機的俯仰角度(加一定的限制)。這種控制是飛機最正確的控制方式,因此其控制精度是相當高的,穩定性也增強很多。但是這種計算方法很復雜,都是浮點數矩陣運算,對CPU的運算能力要求很高,所以需要引入ARM、DSP等32位浮點運算能力很強的處理器。UP20中增加了ARM專門用于飛行姿態計算,并將計算出來的姿態數據交給UP10,而UP10原來的功能絲毫不受影響。如果全新設計飛控則UP10前面所進行的所有飛行試驗就白費了。
PID控制內環通常采用20Hz以上就足夠了,外環通常4~6Hz就足夠了,再快已經沒有多大的意義。對于PID參數最好能夠通過與地面站的無線通訊實現,這對于飛行時的PID參數調整會帶來極大的方便,盡量減少飛機的起落次數。
在編制與地面站的通訊程序部分,一定要考慮到無線通訊的誤碼率問題,所有上下行數據必須都要加以校驗,特別是飛行航點數據這些重要數據要反復校驗,一旦錯誤將會將飛機導航到不可知的方向。
導航邏輯一定要嚴謹,對于可能出現的一些問題要提前考慮到。
對于可能出現的GPS丟星,發動機停車,飛機機體解體,遙控失靈等問題要考慮補救措施。
舵機的反舵設置,不同布局的混控設置等最好在飛控中都能實現。
對于地面站軟件,要考慮到方便、實用、可靠,美觀是其次的。其實要設計一個好的地面站也是需要經驗來支持的。
這個地面站軟件應該考慮到如下功能:
· 地面站軟件集成化
· 可以支持多種地圖:電子地圖,掃描配準地圖,自定義地圖
· 飛行儀表(空速,地平儀,高度,轉速,羅盤,升降率)
· 傳感器數據監測
· 飛行中實時PID調節:地面站實時監控飛行數據,并動態顯示數據曲線,實時修改PID增益參數
· 飛行中可以設定目標航點
· 可以實時操作任務舵機位置,操作和顯示任務IO口
· 可使用地面站遠程控制飛機飛行
· 圖形化方便靈活的航點編輯方式(包括制式航線):可以直接在地圖上使用鼠標增加、刪除航點,可以直接拖動編輯所選擇的批量航點,可以手動修改航點數據。支持單點和所有航點上傳和下載。
· 調整舵機旋轉方向和中立值
· 記錄遙測數據
· 顯示飛機的飛行軌跡和姿態
· 危險告警(電壓、溫度、GPS狀況、發動機轉速、高度、爬升率等)
· 回放飛行數據
數傳電臺的選擇不要一味的追求發射功率,可以通過好的增益天線來獲得遠距離的傳輸,飛機上數傳的安裝要避免對舵機、遙控接收機、飛控內部的傳感器造成干擾。
試飛前的準備工作要做充分,遙自控切換要切實可靠(調試初期出現任何問題要能及時切換到遙控狀態),準備好試飛計劃,做好飛行前檢查,做好飛行后總結,由簡到難,逐步實現自動控制。
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