一种无人机磁罗盘校准支架的制作方法

本发明属于无人机罗盘校准支架，尤其涉及一种无人机磁罗盘校准支架。

背景技术：

1、磁罗盘是固定翼无人机的重要机载传感器，用于感知地磁方向以提供航向参考。由于无人机机身金属结构及电子设备会对地磁场产生干扰，导致磁罗盘测量偏差，因此在每次飞行任务前，须对磁罗盘进行校准。校准过程通常要求将无人机置于多个不同机身姿态下，在每一姿态下绕竖直轴线旋转至少一整圈，以采集不同方向上的磁场矢量数据，供飞控系统的椭球拟合算法计算磁力计的偏移量和标度因数。

2、现有技术中，用于固定翼无人机外场磁罗盘校准的装置主要存在两种技术路线。其一是多轴全电动校准装置，采用多台电机驱动多个旋转轴，通过预设的开环程序控制各轴按预定角度转动，实现校准过程的自动化。其二是便携手动校准装置，采用底座配合旋转轴承的简易结构，由操作人员手动旋转承载无人机的转盘，部分方案在转盘上安装编码器，将当前角度显示于地面站屏幕上以引导操作人员旋转。上述便携手动校准装置存在明显的技术缺陷：旋转动作完全依赖操作人员手动执行，旋转速度不均匀，角度定位精度因人而异，导致磁力计采样点在圆周上的分布不均匀，影响椭球拟合算法的收敛精度和校准参数的准确性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种无人机磁罗盘校准支架，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种无人机磁罗盘校准支架，包括：

3、基座；

4、旋转平台，可旋转地安装于所述基座上，用于承载待校准的无人机并绕一竖直轴线旋转；

5、驱动装置，与所述旋转平台连接，用于输出驱动力以驱动所述旋转平台旋转；

6、角度传感器，用于实时检测所述旋转平台的当前角度；

7、可翻转摇篮，安装于所述旋转平台上，用于固定待校准的无人机，并可在多个预设角度位置之间翻转，以在无需拆卸所述无人机的情况下切换校准姿态；

8、控制模块，分别与所述角度传感器和所述驱动装置电连接，所述控制模块内置有伺服控制单元，所述伺服控制单元用于根据一目标角度和所述角度传感器反馈的所述当前角度控制所述驱动装置驱动所述旋转平台转动至所述目标角度，并在到位后输出到位信号。

9、优选的，所述基座包括多根可伸缩的支腿，各所述支腿的底部设有可旋转调节的调平脚垫，所述基座上还安装有气泡水平仪，用于指示所述基座的水平状态。

10、优选的，所述旋转平台包括转盘底座、轴承和转盘，所述转盘底座固定于所述基座上，所述轴承安装于所述转盘底座上，所述转盘通过所述轴承可旋转地安装于所述转盘底座上，所述可翻转摇篮固定于所述转盘的上表面。

11、优选的，所述驱动装置包括步进电机和带轮，所述步进电机固定于所述基座上，所述带轮安装于所述步进电机的输出轴上，用于通过传动件将动力传递至所述旋转平台。

12、优选的，所述可翻转摇篮包括支撑立柱和无人机固定架，所述支撑立柱的下端固定于所述旋转平台上，所述无人机固定架可翻转地安装于所述支撑立柱的上端，用于固定待校准的无人机。

13、优选的，所述可翻转摇篮还包括锁定机构，所述锁定机构包括锁定盘、弹簧柱塞销、锯齿槽和弹性楔形块，所述锁定盘固定设置于所述支撑立柱上，所述锁定盘上开设有与所述多个预设角度位置对应的多个定位孔，所述弹簧柱塞销可伸缩地安装于所述无人机固定架上，其销轴在弹簧力作用下可弹入对应的定位孔中，所述锯齿槽设置于所述锁定盘的边缘，所述弹性楔形块设置于所述支撑立柱上，当所述销轴插入定位孔时，所述弹性楔形块卡入对应的锯齿槽。

14、优选的，还包括通信接口，所述通信接口与所述控制模块电连接，用于与外部设备进行数据交换，以接收所述目标角度或发送所述当前角度和到位信号。

15、优选的，所述控制模块还用于在所述旋转平台转动到位后保持所述驱动装置的锁定转矩，以防止所述旋转平台因外力偏离到位位置。

16、无人机磁罗盘校准支架的控制系统，所述校准支架具有角度传感器、驱动装置和可翻转摇篮，所述控制系统包括：

17、控制模块，分别与所述角度传感器和所述驱动装置电连接；

18、所述控制模块内置有伺服控制单元，所述伺服控制单元用于根据一目标角度和所述角度传感器反馈的所述旋转平台的当前角度控制所述驱动装置驱动所述旋转平台转动至所述目标角度，并在到位后输出到位信号。

19、优选的，所述控制模块还包括归零单元，所述归零单元用于在上电后控制所述驱动装置驱动所述旋转平台向一限位开关方向旋转，并在触发所述限位开关后停止，以建立绝对零位。

20、综上，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、1、本发明通过角度传感器实时检测旋转平台的当前角度，控制模块的伺服控制单元根据目标角度与当前角度之间的偏差闭环控制驱动装置驱动旋转平台转动至目标角度，实现了绕竖直轴旋转的自动执行，消除了人工旋转带来的速度不均匀和角度定位不准的问题，磁力计采样点能够在圆周上均匀分布，椭球拟合算法可获得准确的校准参数。

22、2、本发明采用安装于旋转平台上的可翻转摇篮，待校准的无人机一次装夹后即可在多个预设角度位置之间翻转以切换校准姿态，无需反复拆卸和重新装夹，同时闭环伺服控制仅对竖直旋转轴施加驱动，姿态切换由机械翻转结构完成，使装置整体结构简洁、便于外场携带和部署，兼顾了校准精度与便携性。

1.一种无人机磁罗盘校准支架，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的无人机磁罗盘校准支架，其特征在于，所述基座（100）包括多根可伸缩的支腿（110），各所述支腿（110）的底部设有可旋转调节的调平脚垫（130），所述基座（100）上还安装有气泡水平仪（120），用于指示所述基座（100）的水平状态。

3.根据权利要求1所述的无人机磁罗盘校准支架，其特征在于，所述旋转平台（200）包括转盘底座（230）、轴承（220）和转盘（210），所述转盘底座（230）固定于所述基座（100）上，所述轴承（220）安装于所述转盘底座（230）上，所述转盘（210）通过所述轴承（220）可旋转地安装于所述转盘底座（230）上，所述可翻转摇篮（500）固定于所述转盘（210）的上表面。

4.根据权利要求1所述的无人机磁罗盘校准支架，其特征在于，所述驱动装置（300）包括步进电机（310）和带轮（321），所述步进电机（310）固定于所述基座（100）上，所述带轮（321）安装于所述步进电机（310）的输出轴上，用于通过传动件将动力传递至所述旋转平台（200）。

5.根据权利要求1所述的无人机磁罗盘校准支架，其特征在于，所述可翻转摇篮（500）包括支撑立柱（510）和无人机固定架（900），所述支撑立柱（510）的下端固定于所述旋转平台（200）上，所述无人机固定架（900）可翻转地安装于所述支撑立柱（510）的上端，用于固定待校准的无人机。

6.根据权利要求5所述的无人机磁罗盘校准支架，其特征在于，所述可翻转摇篮（500）还包括锁定机构，所述锁定机构包括锁定盘（521）、弹簧柱塞销（522）、锯齿槽（523）和弹性楔形块（524），所述锁定盘（521）固定设置于所述支撑立柱（510）上，所述锁定盘（521）上开设有与所述多个预设角度位置对应的多个定位孔，所述弹簧柱塞销（522）可伸缩地安装于所述无人机固定架（900）上，其销轴在弹簧力作用下可弹入对应的定位孔中，所述锯齿槽（523）设置于所述锁定盘（521）的边缘，所述弹性楔形块（524）设置于所述支撑立柱（510）上，当所述销轴插入定位孔时，所述弹性楔形块（524）卡入对应的锯齿槽（523）。

7.根据权利要求1所述的无人机磁罗盘校准支架，其特征在于，还包括通信接口（600），所述通信接口（600）与所述控制模块（700）电连接，用于与外部设备进行数据交换，以接收所述目标角度或发送所述当前角度和到位信号。

8.根据权利要求1所述的无人机磁罗盘校准支架，其特征在于，所述控制模块（700）还用于在所述旋转平台（200）转动到位后保持所述驱动装置（300）的锁定转矩，以防止所述旋转平台（200）因外力偏离到位位置。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的无人机磁罗盘校准支架的控制系统，其特征在于，所述校准支架具有角度传感器（400）、驱动装置（300）和可翻转摇篮（500），所述控制系统包括：

10.根据权利要求9所述的无人机磁罗盘校准支架的控制系统，其特征在于，所述控制模块（700）还包括归零单元，所述归零单元用于在上电后控制所述驱动装置（300）驱动所述旋转平台向一限位开关方向旋转，并在触发所述限位开关后停止，以建立绝对零位。