摘要：为保证无人机安全、稳定、高效地完成作业任务，无人机在执行任务之前，需要对飞控系统和机身搭载的仪器线路做必要的飞前检查，确保无人机能够正常完成飞行任务。飞前检测是保证无人机工作稳定性、有效性的前提。对于固定翼无人机在起飞前的各项检查主要由飞行员结合无人机自身状况及配套地面站软件，通过不断变换无人机姿态参数并观测飞控数据是否正常来完成。基于此，文章对固定翼无人机飞前姿态辅助检测装置进行了研究，以期对相关人员有所裨益。
关键词：固定翼无人机；飞前辅助检测；压力传感器；无线传输
引言
无人机作为一种新型信息获取载体，具有灵活性高、操作性强、成本低、对作业环境要求低等优点，在各行各业发挥越来越大的作用。固定翼无人机在航拍作业中单次作业时间长、任务面积大、数据采集效率高，非常适合大面积农业信息的采集。固定翼无人机在开始作业任务之前，必须对飞行控制系统及机载设备进行充分的飞前检测，确保无人机工作正常，避免意外伤害的发生造成损失。
1固定翼无人机飞前姿态辅助检测装置功能
（1）通过上位机自动控制旋转装置水平方向正反转，实现搭载无人机水平面内顺时针和逆时针旋转，结合地面站数据完成磁罗盘检测。
（2）通过上位机自动控制旋转装置水平方向与竖直方向一定角度的旋转，实现无人机抬头低头、左倾右倾动作，结合地面站数据完成姿态检测。
（3）压力传感器采集无人机启动后的动力参数，实时发送给上位机，以此判定无人机螺旋桨和动力方向，完成动力检测。
（4）能够适应不同无人机外形尺寸，装置运行稳定性、可靠性高，可以准确实现规定动作，模块化设计，便于日常拆装和维修，各模块间独立工作互不影响，控制系统模块可进行功能扩展。
2固定翼无人机飞前姿态辅助检测装置飞前检测流程
为减少固定翼无人机飞前姿态检查中时间人力成本投入大，提高检测效率和安全性，本研究拟采用自动控制技术、传感检测技术、无线数据传输技术等，设计一套无人机飞前姿态辅助检测装置，主要实现无人机飞控内部IMU传感器、磁罗盘传感器和无人机动力等参数的检测。飞前检查过程如图1所示，飞前辅助检测装置夹持固定无人机机翼部分，上位机控制装置系统实现飞检项目的指定动作，带动无人机进行不同方位的姿态转换，无人机驾驶员可以直接查看无人机地面站中数据，判断参数是否正常，提高无人机的飞前检测效率。
图1 飞前检测过程示意图
3固定翼无人机飞前姿态辅助检测装置系统架构
检测装置由机架和控制系统组成，其中机架为无人机的支撑和载体，括底座、地钉、竖直支架、水平支架、机翼托杆、机翼固定端等，机翼固定端位于机翼托杆两端用于固定无人机机翼，竖直支架与水平支架之间通过两个不同方向的旋转机构连接，使载有无人机的水平支架能够按照控制系统指令实现指定旋转动作。检测装置控制系统包括主控制器、旋转驱动、压力数据采集、无线传输等功能模块和上位机软件，主控制器为单片机微处理器，转动部件选用精度高、驱动力矩较大的旋转机构，压力检测模块要求精度较高、安装使用方便的压力传感器，与上位机之间采用无线方式进行通信。固定翼无人机飞前姿态辅助检测装置整体示意图如图2。
图2 装置整体示意图
4固定翼无人机飞前姿态辅助检测装置具体工作过程及工作原理
在固定翼无人机开始飞前检测之前，无人机放置于机翼托杆上，机翼固定端固定机翼前后两侧，使无人机牢固地被固定在机架上。飞前检测开始后，首先，上位机软件与装置单片机控制器建立无线通信，向控制器发出磁罗盘检测命令，使水平旋转机构带动水平支架实现水平面内360°旋转，实现无人机原地正反转动作，无人机驾驶员结合无人机地面站观测得的数据检测无人机磁罗盘参数是否正常；其次，上位机向控制器发送姿态检测指令，使竖直旋转机构带动水平支架朝机头水平方向向下旋转20°，再朝机头水平方向向上旋转20°，实现无人机抬头低头动作，之后水平旋转机构正转90°，无人机调整方位后竖直旋转机构再分别向下和向上转动20°，实现无人机左倾右倾动作，无人机驾驶员对比地面站系统中的姿态参数判断无人机姿态是否正常；最后，开启固定翼无人机动力，压力传感器检测无人机动力，控制器将检测数据通过无线传输模块传送给上位机，无人机驾驶员通过显示的压力值判断数据是否正常。检查完毕后，装置复位，打开机翼固定端，无人机可以准备起飞。
结束语
本文以辅助固定翼无人机飞前检测为目的，以现有型号固定翼无人机为参考研究对象，根据无人机结构尺寸和飞前检测要求，设计和开发了一套固定翼无人机飞前姿态辅助检测装置。本研究固定翼无人机飞前姿态辅助检测装置的研究目的在于飞前检测过程中代替人力手持无人机进行姿态转换和感知动力等劳动，辅助完成飞前检查项目，提高检查效率和安全性。
参考文献：
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[3]苑梦婵.固定翼无人机飞前姿态辅助检测装置研究[D].西北农林科技大学，2017.
论文作者:李航蔚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2019/1/3
标签：无人机论文; 装置论文; 姿态论文; 机翼论文; 上位论文; 地面站论文; 水平论文; 《基层建设》2018年第32期论文;