多位一体勘探救援飞行器

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1、多位一体勘探救援飞行器［摘要］近年来，自然灾害和人为灾害频发，导致受灾人员被困、灾区地形复杂且环境险恶、救援人员难以及时进入现场营救、救援压力增大。为了减轻救援人员压力，保证受灾人员的生命安全，就需要在第一时间了解灾区环境并通过研宄分析，制定出最合理的救援方案。在通过现有的救援方法的各种利弊后，提出本文的多位一体勘探救援飞行器方案。［关键词］多位一体飞行器机械设计控制中图分类号：V279文献标识码：A文章编号：1009-914X(2016)17-0321-02引言在自然灾害发生后的一些恶劣环境堪测救援中，因情况不明而导致许多灾害发生区救援队伍和救援工具在第一时间内无法进入灾害区进行勘

2、测和开展救援的情况，因此使许多地区没有得到及时的救援而遭受了巨大的损失。所以，怎样能够有效地获取这些恶劣环境中的状况和信息而及时开展救援行动是当今应对自然灾害急需要解决的难题。而研发基于现代科技技术多位一体地质灾害勘探救援的飞行器，正是应对在恶劣环境中无法获取重要信息情况的有效工具。在整个勘测救援飞行器装置上搭载GPS模块、全息照相、信号接收器、生命探测仪、无线传送等一体探测装置，使其总体占据空间保持在0.125mA3之内，整体机身重量2kg左右。能够很好的适应人为情况达不到的勘测情况，大大提高的了应对救援效率，降低在救援过程中发生的人员或是物品的损失程度。一、飞行器概述1.1机身结

3、构飞行器由机架，螺旋奖，电机，云台和相机，控制电路等部分组成。机架：机架部分采用蜂鸟航模全折叠式四轴飞行器机架，轴距570mm，碳纤维材料。电动机：无刷电机，DJI3510提供飞行器的动力支持。电池：电池采用大疆4500mAh，LiPo6s,26.3V,TB47D型号高智能性电池。云台：三轴（俯仰，横滚，偏航），可转控范围是俯仰-90°至+30°。相机：1276万像素，FOV94°20mm（35mm格式等效）f/2.8对焦点无穷远的镜头，配有1/2.3"CMOS的传感器，ISO范围100-3200（视频），100-1600（照片)0遥控：可用专用遥控器，控制频率在5.725GHz5.

4、825GHz,控制距离达1200m，在无遮挡的环境下飞行高度可达120m,灵敏度FCC:19dBm,CE：14dBm,控制通道可用平板电脑或手机。1.2控制设计四翼无人机硬件包括以下几个部分：机体平台、系统初始化模块传感器数据采集模块、数据处理模块、导航模块、控制模块、无线通信模块(图1)。软件系统各模块的主要功能介绍如下：(1)系统初始化模块：包含软件系统初始化和硬件系统初始化两部分。(2)传感器数据采集模块：主要功能是获取传感器发送的有效数据。正确设置相关外设，使系统传感器可以持续、正常的运行。(3)数据处理模块：起到各模块的衔接作用，例如A/D采样的滤波、字符串与整形和浮点型之

5、间的互换、数字罗盘的信息提取等等。(4)导航模块：通过导航算法，将传感器数据转化为导航数据，为控制器提供系统控制所需的位姿信O(1)控制模块：控制器的软件核心，包含控制系统主要算法（6）无线通讯模块：负责控制系统和上位机或其他设备的通信。随着芯片技术的发展，单片CPU的处理速度和处理能力正在逐渐增强，其中德州仪器（TI）的DSP正在越来越多地应用与各个领域。尤其是F28XXX系列的DSP非常适合运动控制，它含有丰富的外设、几十种中断响应、脉宽输出、光电编码接口、多种通信接口等等。因此本文选用DSP作为核心控制器。另外DSP含有上百KB的片上FLASH，一般规模的控制程序都可以写进FL

6、ASH而不需要内存扩展。为了简化系统，数据处理模块也由DSP来承担，而不单独使用其他的芯片实现。由以上内容可知，四旋翼无人机控制器的硬件部分包含以下器件：（1）DSP最小系统（2）惯性测量单元（IMU）（3）数字罗盘（4）无线通讯模块（5）电源模块（6）执行机构（7）超声波传感器。1.3飞行器性能、研宄内容为提高勘测器的高效和易于控制，将采用中央集成系统作为核心控制单元对整个飞行器进行控制，由无线传输装置对采集到的信息远程反馈到控制终端。信息采集装置则主要依靠安装在飞行器前端和底部的感应器与摄像头等，飞行勘测器的实时位置控制由其上搭载的GPS模块提供。2.1无线通讯模块目前，无线通信

7、领域主要包括3G、TD-LTE-Advanced、WiMax、UWB、Wi-Fi以及RFID等几大技术热点。其中，短距离无线通信领域主要运用了UWB（超宽带）和RFID（射频识别）技术，并且物联网的核心技术是RFID,在物联网逐渐发展的今天无疑将成为无线通信的主流部分；Wi-Fi技术主要用于解决无线局域网的相关问题，可以在公共场所提供方便的“热点”接入。考虑到小型无人机的操作便捷性，无人机上目前多用Wi-Fi作为无线通信的主要方式。2.2定位系统2.2.1