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XY-FC飞控系统与飞机上其他外围设备的连接非常方便,只需要一个高可靠性的插头,其接口定义如图3所示。
接口线序的定义在表1中列出。
图3XY-FC飞控系统连线接口
表1接口线序定义
线序
定义
说明
1
XY-FC电源地
2
XY-FC电源
7.2-30V
3
consoleRS232-Rx接收
4
consoleRS232-Tx发送
5
console地
6
用户串口RS232-Rx接收
7
用户串口RS232-Tx发送
8
用户串口地
9
相机快门信号
10
相机快门信号地
11
载荷控制RS232-Rx接收
12
载荷控制RS232-Tx发送
13
载荷控制地
14
转速
15
转速地
16
接收机CH1
17
接收机CH2
18
接收机CH3
19
接收机CH4
20
接收机CH5
21
接收机CH6
22
接收机CH7
23
接收机CH8
24
接收机电源
25
接收机地
26
夜航灯控制信号
27
夜航灯控制信号地
28
伞舵机
29
伞舵机电源
30
伞舵机地
31
左副翼
32
左副翼电源
33
左副翼地
34
右副翼
35
右副翼电源
36
右副翼地
37
升降舵机
38
升降舵机电源
39
升降舵机地
40
油门
41
油门电源
42
油门地
43
方向舵机
44
方向舵机电源
45
方向舵机地
46
47
48
49
50
51
载荷控制RS422-T/R+
连光电平台422RxD+
载荷控制RS422-T/R-
连光电平台422RxD-
载荷控制RS422-RxD+
连光电平台422T/R+
载荷控制RS422-RxD-
连光电平台422T/R-
命令串口RS422-Rx+
连数据链路422TxD+
命令串口RS422-Rx-
连数据链路422TxD-
命令串口RS422-Tx-
连数据链路422RxD-
命令串口RS422-Tx+
连数据链路422RxD+
2.3机载设备接口
XY-FC飞控系统连线的另一端与飞机上的其他设备相连接,用户可以自定义接头。
XY-FC出厂默认的接头为Futaba接头(图4),线编号为右图所示:
公头,芯线为针
母头,芯线为孔
线编号,不论公母,面向接头,平面为1,缺口为3
图4Futaba接头定义
电源接头为Futaba公头,1为地,2为电源,3为空;
Console接头为Futaba公头,1为地,2为接收,3为发送;
用户串口接头为Futaba公头,1为地,2为接收,3为发送;
专用相机数据/指令接头为Futaba公头,1为地,2为接收,3为发送;
商业相机快门接头为Futaba母头,1为地,2为空,3为相机快门信号;
转速测量接头为Futaba母头,1为电源,2为地,3为转速信号;
夜航灯接头为Futaba母头,1为地,2为空,3为夜航灯控制信号;
与舵机连接的接头为Futaba公头;
与接收机连接的接头为Futaba母头;
3安装XY-FC
使用时应尽量将XY-FC飞控系统安装在飞机的重心附近,在震动较大的油动机上,为避免震动对导航性能的影响,尽量在XY-FC飞控系统与飞机之间加上隔离减震设备,(海绵、阻尼器或弹簧均可,如有疑问,请联系厂家)。
XY-FC飞控系统底面四个安装孔的尺寸如图6所示,在飞机上找到一块平整的平面来固定XY-FC飞控系统(或者减震装置)。
图6XY-FC飞控系统固定尺寸图
默认的安装方向为X轴指向机身右侧,Y轴指向机头(系统面板与引线向后),Z轴指向机顶。
用户可以根据机舱内部的空间分布,任意选择安装方向(共24个),但必须正装,不要斜装(即XY-FC飞控系统轴线与飞机轴线保持一致)。
使用时在地面站系统中设置正确的装配参数即可(见6.3.3调整飞行参数)。
图5XY-FC飞控系统安装方向图
4使用XY-FC
4.1初次上电检测
4.1.1准备工作
1)检测场地:
确保可以接收GPS信号;
2)准备物品:
装配完成的XY-FC飞控系统、串口线、计算机、测试电源、万用表;
3)用万用表测试电源电压正常,测试电源电压在8v~36v之间。
4.1.2导航功能测试
1)将XY-FC飞控系统的串口命令接口,用标准RS232串口线与计算机连接,如下图:
2)确定串口线的通信串口序号(右键点击“我的电脑”“设备管理器”打开“端口”即显示),如下图;
备注:
串口显示方式和您所用的操作系统有关,
具体请参考您使用电脑的操作系统说明;
3)打开计算机上的地面站软件,在界面右上区域选择计算机工作串口序号,并选择合适的串口速率(默认值为9600),点击“打开串口”;
由于采用不同的通信链路,可以通过修改系统工作模式来更改通信采用网络模式还是串口方式,具体请参考“系统”菜单中的“模式设置功能”。
连接电源线,确保电源和XY-FC飞控系统的电源正负极正确连接,系统上电;
4)上电后保持XY-FC飞控系统静止,保持至少15秒以上时间(在系统初始对准期间,系统没有输出信号);
5)系统初始对准完成后系统正常下传数据,此时观察GPS丢星时间。
待GPS丢星数为0时,表示系统正常接收GPS信号,此时系统开始导航解算。
6)从主界面观察系统横滚和俯仰姿态数据是否正常。
;
7)从主菜单打开“状态查询”“无人机状态查询”,观察经纬度、高度、空速、速度、姿态等数据更新情况(无磁罗盘配置型号时,静止情况下航向不可信);
8)以手指压住动压传感器的进气孔,空速显示增大表示动压空速传感器正常工作;
9)以手指压住静压传感器的进气孔,显示负高度表示静压高度传感器正常工作;
10)导航参数显示正常,进入下一步初次上电飞行控制系统测试。
4.1.3飞行控制功能测试
1)如图按照定位孔将XY-FC飞控系统安装于无人机机体上(包括GPS天线、动压空速管),GPS接收机朝向机头,保持机体静止且尽可能水平;
2)依据XY-FC飞控系统绿色接头的标识,将UAV-GNC-11系统绿色接头与无人机上相同标识的接头相连,包括左翼、右翼、拍照、串口、油门、开伞;
3)电机按钮安装于无人机机体内侧,在无人机起飞之前不要触碰电机按钮否则可能导致电机高速旋转发生危险,将XY-FC飞控系统黑白两色线(标识为电机开关)插于机体内侧电机按钮引线中;
4)将XY-FC飞控系统命令串口插于机体内侧面的串口插槽;
5)用串口线连接机体外侧面的串口插槽和计算机,打开地面站软件和相应的串口;
6)确认上述操作无误,打开“数据查询显示”“无人机状态查询”界面;
7)保持机体静止且尽可能水平,确定电源和XY-FC飞控系统电源正负极,红对红、黑对黑,系统上电开始测试,选择平飞模式,见图。
观察副翼、升降、油门三个舵角变化;
舵机现象
上电初始
无舵机数据显示
备注
上电15秒对准结束,无GPS信号
副翼舵角:
0
升降舵角:
油门舵角:
伞舱舵角:
所有舵机回归起始位置
油门舵角处于停车状态
伞舱舵角处于关伞状态
接收到GPS信号
11-110
-0
伞舱舵机:
左副翼下,右副翼上;
2S后左副翼上,右副翼下;
2S回到起始位置
接收到GPS信号,按下电机开关
15-150
升降舵上;
2S后升降舵下,
2S后摆平,准备起飞
注:
若机体相对水平面有一定的倾斜角度,则副翼/升降舵角可能存在一定的非零输出
8)改变无人机俯仰、横滚角,副翼、升降舵角发生变化;
增大俯仰角
升降舵角减小
减小俯仰角
升降舵角增大
无人机右滚
副翼舵角减小
无人机左滚
副翼舵角增大
注1:
保持无人机基本水平,则副翼、升降舵角接近为0
注2:
超过舵机极值则饱和
9)从地面站软件点击“开伞”,检查开伞舵机是否打开,伞舱舵角:
1;
点击“关伞”,开伞舵机应关闭,伞舱舵角:
0;
10)以手指按压无人机空速管,观察空速显示是否增大,增大表示空速测量正常,无人机进入自主起飞待飞状态,可以安装于弹射架;
11)拔下伞舱销,按下电机按钮,5秒后发动机达到最大转速,经测速计测量转速正常后,按下弹射架手柄,无人机起飞。
5地面站系统
5.1概述
5.2功能简介
地面站系统是配合XY-FC型飞控系统工作的地面控制软件,主要包括飞行航线设计、照相任务管理、无人机状态监控等功能。
5.2.1地面控制软件功能分区
软件界面按照功能主要分为三个区域:
航线及轨迹显示区、飞行状态显示区和飞行控制区域,如下图:
此外,还可通过菜单项,对飞控基本参数和飞控控制参数进行调整,以适应固定翼、直升机和旋翼机等多种飞行器的飞行需求。
5.3第一次使用XY-FC飞控系统
5.3.1建立地面站和飞控系统之间的连接
本地面站系统支持基于网络系统、串口通信及数传电台等多种形式的连接方式,在具体使用之前,请确保物理连接已经完成。
在串口工作模式下,地面站和飞控之间所有通信都通过串口进行(通常情况下数传电台都采用串口通信模式);
UDP模式和TCP模式与串口模式相比增加图像下传功能。
在UDP和TCP模式下,遥控指令、遥测数据和图像都通过以太网来传输。
在本文下述部分,以串口通信为例,对建立连接过程进行说明。
●首先选择菜单“系统”,然后选择下拉菜单“通信方式配置”,系统将弹出以下界面:
●选择“纯串口模式”,并选择“需要串口协助”;
●在“下载串口”列表中,选择电脑中和飞控连接的串口;
●根据您所连接的链路情况,选择合适的波特率(飞控系统默认波特率为2400bps);
●完成之后点击修改;
●重新打开串口。
●通过以上步骤,就完成了地面站和飞控系统的连接。
如果飞控系统加电之后,串口左侧的红色箭头没有变绿,请关闭串口后重新打开串口。
5.3.2选择飞机类型
在正确使用飞控之前,必须确保飞控中所存储的飞机参数和您的飞机参数一致,这样飞控系统才能正常飞行。
注意:
本功能会对无人机飞行状态产生重要影响,必须在技术人员指导下使用
下面,我们以正常布局的固定翼飞机为例,说明配置过程。
●首先选择菜单“基本参数配置”,然后选择下拉菜单“飞机参数设置”,系统将弹出以下界面:
●设定飞机类型:
✧对于固定翼,根据控制方式的不同,目前本飞控系统支持正常布局、副翼(升降)共用模式和V尾控制三种。
✧飞控工作模式用于设定飞控的三种工作模式:
全自主模式、增稳模式和遥控模式。
全自主模式中,无人机将按照之前设定的飞行任务完全自主完成飞行任务;
增稳模式中,飞控系统将对无人机基本飞行状态进行保护,最大程度的保证飞机安全,而无人机操控人员根据遥控器或地面站输入控制指令,无人机在安全飞行基础上执行该指令;
遥控方式中,飞控系统将飞机控制功能完全交与无人机操控人员,而不参与无人机的具体操控功能。
✧以全自主模式为例,确保上图中红色方框内的确保选中,然后点击上传。
●设定起飞降落方式:
选择“起飞降落方式”,设置所采用的方式。
如下图,可以选择手抛、弹射和滑跑三种起飞方式。
注意目前在滑跑方式下,只支持遥控起飞。
降落方式支持伞降和滑降两种,在滑降方式下,只支持遥控降落。
以手抛起飞、伞降为例,确保上图中红色方框内的确保选中,然后点击上传。
●设定高度参数:
设定适合您所采用飞机的合适高度参数。
缺省工作高度是地面站生成航点时所采用的默认工作高度,开伞高度是伞降时的降落开伞高度,保护高度是当飞机处于该高度以下时的保护开伞高度,离地高度是指飞机起飞离地高度,起飞安全高度是指起飞安全高度,当飞机高于安全高度后,标志起飞过程完成。
以小型飞机为例,缺省工作高度100米,开伞高度70米,开伞保护高度40米,离地高度15米,起飞安全高度50米为例,确保下图红色区域设置正确,然后点击上传。
●设定长度参数:
长度参数主要包括飞机典型降落航线的长度,降落航线长度是指降落区域的长边长度,宽度是指降落区域的短边长度。
这些参数用于飞机全自主降落时自动生成航线。
飞控系统默认降落航线长度800米,宽度200米。
●设定时间参数:
时间参数包括巡航时间和停车开伞时间两个参数。
具体数值请咨询飞机制造厂商。
●设定速度参数:
飞机速度参数中只要涉及无人机正常工作时和速度相关的参数,其中巡航速度是指在巡航状态下的速度,是飞机速度中最重要的参数,务必设置正确。
有关这些参数具体请咨询飞机制造厂商。
●设定姿态参数:
姿态参数包括无人机在飞行过程中的姿态极限值,包括最大爬升角、最大俯冲角、最大横滚角、最大转弯角等,具体请咨询无人机制造厂商。
最大俯冲角为负值。
●设定油门参数:
油门参数用于设定油门控制模式,分为直接控制、转速控制和空速控制三种。
直接控制方式下,飞控根据所设定油门大小,在各飞行阶段采用相应的油门;
转速控制则根据各阶段设定的转速目标进行油门控制;
空速控制是根据各阶段设定的空速目标进行油门控制。
需要说明的是油门电压、发动机效率等的差异性,以上参数需要在具体飞机上进行设定,并在每次飞行之前进行必要检查。
以上功能会对无人机飞行状态产生重要影响,必须在技术人员指导下使用。
5.3.3调整飞行参数
本部分功能会对无人机飞行状态产生重要影响,必须在技术人员指导下使用。
飞行参数管理提供对飞控系统工作参数进行管理,其中包含工作流程管理、异常情况处理、转弯控制方式、PID参数、舵机参数、装配参数、遥控器参数、地面站控制参数和飞行灵敏度调整等功能,主要为具有较高技术背景人员对系统进行微调使用。
●工作流程
工作流程主要用于对无人机工作流程进行定义,目前主要分三种情况进行管理:
安全起飞后动作:
可以按照自动切换到工作航线、直接爬升到工作高度和起飞盘旋点爬升三种方式;
对于盘旋退出方式,提供达到盘旋圈数后自动退出和等待退出指令两种;
降落方式提供自动降落和降落盘旋点盘旋降高两种方式。
●异常情况处理
异常情况处理主要设定在发生异常情况下无人机所采取的应急方案。
在系统中分两种情况进行考虑:
失去导航卫星信号和失去控制链路信号。
✧导航卫星故障处理
由于无人机所处的控制模式不同,在导航卫星故障之后,将采取相应的应急处理。
在自主模式下,将自动切换到增稳模式下保持平飞;
在增稳模式和遥控模式下保持不变。
✧控制链路故障处理
由于无人机所处的控制模式不同,在控制链路故障之后,将采取相应的应急处理模式。
在自主模式下,可以自动返航和继续执行任务;
在增稳模式和遥控下,可以采用平飞、盘旋、返航三种方式。
同时在故障的判断上,都设定三个时间参数:
故障判断时间用于判断故障发生;
系统恢复时间用于判断故障是否解决,系统恢复到正常状态的时间;
无人为干预时间是指在应急状态下如果需要操控人员采取相应措施,但超过一定时间后操控人员仍未进行干预的最大可承受时间。
●转向控制参数
转向控制参数用于设定无人机在进行转弯操作时采取的方式,分为副翼控制和方向控制两种。
另外也可设定无人机最小转弯半径。
●PID参数
PID参数用于设置和查询飞控系统中PID控制参数,对每个型号飞机PID参数有所不同,请慎重修改相关PID参数。
●舵机参数
舵机参数用于设置无人机上各个舵的参数,包括最大值、最小值、中位、斜率和方向灯参数。
具体如下:
●装配参数
装配参数用于设置飞控系统在安装过程中的安装方式,并且调整适应系统的安装误差。
目前系统支持正装、反装两种方式,并且前向可分前、后、左、右四种方向。
安装中位部分用于设置俯仰、横滚和方向三个安装误差。
●遥控器参数
遥控器参数用于设置无人机采用PWM方式控制无人机执行机构时所采用的方式。
当选择采用遥控器时,飞控系统将直接接收遥控器控制信号(此时无人机必须安装有接收机);
当不采用遥控器时,飞控系统将接收来自地面站的控制信号。
因此务必确保该选择符合无人机上的具体配置。
对于遥控器每个通道,包括中位、最大值、最小值、斜率和方向等参数,用户可以在专业人员指导下进行设置。
●地面站控制参数
地面站控制参数用于设置在通过地面站进行控制时系统将发出的控制指令,包括爬升角、俯冲角、左方向、右方向、左盘旋、右盘旋、大车、小车等控制量。
比如爬升角设置为15度,在增稳方式下,当点击地面站爬升操作后,无人机将保持15度的爬升角进行爬升;
而在遥控方式下,无人机的升降舵将设置为15度。
●飞行灵敏度调整
飞行灵敏度调整用于设置飞机在飞行过程中的姿态变化灵敏度,确保飞机不处于过载状况。
姿态变化速率参数包括俯仰变化率、横滚变化率和方向变化率三个,单位为度/每秒。
方向抑制系数用于设定方向抑制爬升和方向抑制俯冲系数,主要用于防止飞机处于尾旋等异常状况而出现失速。
风速因子主要为了提高无人机飞控系统的抗风性能而设置的参数,抑制因子用于改善顺风情况的飞行情况,保持因子用户改善逆风情况的飞行状况。
请再次检查,确保参数正确。
经过以上设置,飞控系统已经完全适应了您的飞机,可以进入飞行环节。
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