自制飞控经验交流.doc

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1、无人机飞控是一个集单片机技术、传感器技术、GPS导航技术、通讯技术、飞行控制技术、任务控制技术、编程技术等多技术并依托于硬件的高科技产物，因此要能设计好一个飞控，缺少上面所述的任何一项技术都是不可能的，越多的飞行经历和经验能为设计初期提供很多避免出现问题的方法，使得试飞进展能够更顺利，要知道飞控的调试主要就是试飞，不比别的自控产品，试飞是高风险的，一旦坠机，硬件损坏，连事故原因都很难分析，就更难解决问题了。这也是成熟的、可靠的飞控很少的原因。硬件方面：很多朋友跟我一谈起做飞控需要硬件就是ARM、D

2、SP、FPGA，就我多年来设计老一代飞控以及UP10和UP20飞控感受，其实硬件并不需要多豪华多高级，能满足功能需要，编程使用方便，功能接口全为首选，例如：UP10仅仅使用AVR单片机就完成了所有的功能，置eeprom除了能完成各种设置以外，存航点数据也戳戳有余。部的ram也能满足使用需求（不要考虑使用操作系统）。这样单片化能解决很多硬件间通讯、接口问题，增强了可靠性和易编程能力，也能使得飞控做的很小巧。功能齐全的Timer能够通过程序实现获取接收机信号和输出舵机信号的能力。大部分自制飞控的朋友都

3、采用将自控舵机信号和接收机信号通过多路2选一开关芯片实现遥自控的切换，但是UP飞控直接获取各路接收机信号，其目的是可以将来自遥控器的信号转换为命令值，也就是使用遥控器实现指令控制，即RPV控制模式。另外还有多余的Timer可以用作计数器，比如获取发动机的转速信息。总共的计时器很有限，必须合理分配和使用它们，有的还同时发挥多个作用。单片机通常都自带AD，但基本上最多到10位，并且顶多8～16通道，很多管腿的复用功能，使得你顾此失彼，无法直接用来获取传感器的信号，所以仅用空余的AD通道采集飞控和舵机的

4、电池电池电压是很合适的。飞控的传感器一般采用：1、AD公司的MEMS角速率传感器ADXRS150或者ADXRS300,价格一样，量程分别为150和300度/秒，目前国际上流行的小型飞控的首选陀螺，其精度能满足小型无人机的飞行控制。数量上需要3个，分别对应3轴2、AD公司的MEMS加速度传感器ADXL202或者ADXL210，价格也一样，量程分别为＋－2g和＋－10g，也是小型飞控的首选。数量需要2个，每个2轴，总共4轴，但是有一轴是重复的3、气压高度传感器和气压空速传感器。两个传感器虽然都是气压传

5、感器，但是量程是有所区别的，作为高度传感器的量程通常选用：15kpa~115Kpa。空速传感器是差压传感器，其量程通常选用0～4Kpa，从而获得比较高的分辨率。4、如果要控制直升机、旋翼机等能悬停的飞机，还需要磁传感器以获取悬停或者低速运动时的机头指向，固定翼飞机有一定飞行速度，这个传感器不是必须的。5、如果要做自动降落功能，还必须有超声波传感器等测量对地高度的传感器。因为气压高度传感器跟气压场有关系，所以经过一段时间气压场变化后，绝对高度将会不再准确，因此飞机在自动滑跑降落时必须在离地0.5米至

6、1米的平飘需要测量相对地面高度的传感器来完成。作为固定翼飞机，不需要自动降落的情况下，只需要前3种传感器，共8路电压数据需要采集。为了获得高精度，可以采用8路16位的AD芯片来采数据，将AD和传感器一起做成一个组件，便于以后升级处理时，只需要更换底板（这就是UP10到UP20升级的思路）。根据AD的输出接口选择和CPU连接，可以是UART、SPI、I2C。GPS通常都是串口通讯的，因此可以将它和CPU的一个串口连接，而CPU的另外一个串口通常与数传电台或者直接与地面站计算机连接，以便飞控和地面站双

7、向通讯，传递设置参数、航线数据等给飞控，而飞控将飞行数据向地面站传输。CPU再富余的IO口可以用作一些任务操作，比如停发动机，照相控制，任务设备电平监控，任务设备控制等。如果嫌CPU的eeprom存取速度慢，存储量小，可以外扩flash、eeprom等存储器，也可以通过SPI、I2c等接口。这些外部存储器可以用来存储飞行数据，也可以存储一些诸如照片POS数据类型的任务数据。在PCB的设计过程中，一定要把高频部分、低频部分分开，尽量减少电磁干扰等情况的出现，采用多层板也对解决电磁兼容性问题带来帮助。

8、软件方面：软件包括飞控部的软件和地面站的软件。飞控部软件是飞控的灵魂，如果只有硬件只是电子垃圾。一谈到软件很多朋友就是讨论使用ucos、linux等等的操作系统。其实作为飞行控制这种实时性要求很强的控制系统，不一定要采用操作系统。使用操作系统对硬件和时序的控制能力降低，CPU的有效使用率降低，对存的需求增加。在UP10和UP20中都没有采用操作系统。UP10完成了传感器数据采集，GPS信息获取，接收机信号获取，舵机控制，与地面站通讯，飞行控制率计算，导航控制，任务控制等所有功能。其