小型无人机空速测量系统设计探讨

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  摘 要: 无人机飞行中控制系统基本的数据参考来源都在于对空速的测量,无人机空速需要在测量气流动压的基础上进行计算。为了保证无人机在飞行中不出现差错和问题,进行空速测算已经成为制约无人机飞行的主要牵制点,也成为分析无人机飞行的主要因素。本文主要针对空速的计算公式对传感器测量中造成的速度误差进行测量,提出无人机在飞行测试中的控制系统的精度与要求,进一步提出有效推动无人机飞行的有效方案,为军事发展及民用应用提供有价值的参考。
  关键词: 小型无人机;空速测量;系统设计
  引言:
  从现阶段军事发展及设备应用来看,无人机的使用已经在军事化发展中被普遍应用,并且得到了军事化管理中广泛的认可与认定。在军事演习中一般将无人机设置为空中侦察平台及武器平台,进行侦察监视、地面攻击等一系列军事操作。而现阶段无人机在民用方面的应用也不低于军事方面的使用,主要在气象检测、环境研究和灾害监测等各方面造福于人类,为人们的生活和发展提供相应数据的保障。无人机的起飞主要靠飞行速度来获得起飞的动力,飞机空速的改变相应的也会改变飞机收到的升力和阻力,因此针对无人机飞行中的空速进行有效的控制,能够保证无人机的飞行安全,进一步提升无人机工作效率的准确性,无人机的空速控制在无人机使用过程中占据着重要的地位。
  一、无人机的测量原理
  一般情况下,小型无人机的飞行速度都是在有效分析大气压强的基础上进一步展开计算的,一般的空气理想气体为海拔低于11km,而飞行马赫数不大于1的飞行气体。在进行测量的过程中会使用到大气温度这个有效数据,大气温度的获取一般有以下两种情况:一是利用传感器进行测量,传感器测量方式较灵活,对无人机在大气环境下产生的温度变化反映更加客观有效,但是使用这种方式会增加无人机飞行系统的载荷;二是利用发射场的温度计对无人机的飞行高度进行分析,从而得出大气温度,这种方式比较简便,如果飞机飞行的高度不高,还能够精准的测算出飞机的测控系统的数据。当地面温度稳定时,可以从测控系统进一步得出空气静压的数据,进一步对飞机的飞行进行测控计算。
  二、无人机的系统电路设计内容
  这里所提到的是一种高集程度的MEMS器件,能够有效输出模拟的新号,一般应用在小型的无人机使用中。这种单片机的生产是根据现阶段越来越多的半导体技术在生产发展中得来的,在这种技术下应运产生。这种单片机具有较为丰富的高精度的模拟信号的接口、数字接口更加灵活,具有方便的串行通信接口,与小型无人机的飞行系统更为契合,能够更好的满足飞行系统中模拟信号和数字信号采集的需要,总体来说,这种单片机的应用主要有以下几个特点:这种传感器的输出的模拟信号灵敏程度较高;单片机采集的A/D的精确度较高;采集速率大,符合无人机在使用中对单片机采集的要求。
  为了更进一步的研究无人机的空速对其飞行的影响,本文主要针对现有的无人机的空速进行试验研究。利用高精电阻对传感器的输出的新号进行分压设置,将输出信号的幅值降到3V之内,随即将分压后的新号送到端口1,如果此时的电压值小于1.8伏,那么利用数字开关进行导通,端口2的信号为有效的信号;如果电压值高于1.8伏,那么单片机的输出控制新号的数字开关则要关闭,A/D采集通道1的信号是有效的信号,此时将补偿电压的分压效果进行传感器的测量值。
  三、小型无人机的系统软件方案设计
  在利用C语言和MATLAB语言的基础上进行小型无人机测量系统软件的编写,进行模块化的方案编写,对微处理器滴答定时器模拟系统时钟程序、无线通信模块程序等进行有效编写,系统在执行各个木块的初始化程序后进一步对子程序进行执行。首先程序进入到各个程序的初始化阶段,然后进行传感器的初始化阶段。利用MS5611对传感器进行命令发送后,读取传感器中的校准参数,对传感器进行校准,手机传感器初始化阶段中地面的压强和温度值,反复筛查选择数据保证数据的准确性。在以上环节完成后,进行最后的循环使用检测,将100ms作为一个循环周期,读取传感器中的气压和温度值進行高度值的并滤波,将所得的数据进行显示,检验完成后进行保存。在此期间,如果循环的时间小于100ms,就要利用无线模块将保存好的数据发送到地面接收站。
  结束语:
  综上所述,本文主要针对现阶段现有的小型无人机的空速测算相关内容进行了系统的阐述,对具有单片机的小型无人机的空速测算进行了系统的设计,设计出来一套具有体积小、重量轻、功耗低、动态性能好、可靠性高等优点的系统。利用此系统作为小型无人机飞行控制系统中的一部分,对飞行系统的控制进行严格的把关,将系统融入到无人机的飞行控制中,进一步展开对小型无人机的飞行系统进行控制。
  参考文献
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