一种低成本扩展航姿传感器模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种低成本扩展航姿传感器模块，特别涉及一种应用于遥控多旋翼直 升机、固定翼飞行器的航姿传感器模块，属于航姿传感器技术领域。
【背景技术】
[0002] 多旋翼无人直升机是一种结构简单、易于操控、可垂直起降、悬停状态稳定的无人 飞行器。多旋翼无人直升机根据支臂数不同大致可以分为:三轴、四轴、六轴及八轴，除三轴 结构以外，其他结构每个支臂可以采用单层旋翼布局或双层旋翼布局。多旋翼飞行器不同 的支臂数和旋翼数量，可以实现不同的负载能力。多旋翼无人直升机有极高的可控性、机动 性和稳定性，并且具有低噪声、无污染、携带方便、安全危害性小等特点，非常适合于执行中 短距离的飞行任务。固定翼无人机相对于多旋翼无人机飞行速度快，飞行距离远，但是灵活 性没有多旋翼直升机好。在军事和民用领域这两种类型的无人机均具有广阔的应用前景， 如侦察监视、通信中继、搜索救援、目标跟踪、电力检修、航拍成像等。
[0003] 随着无人机的智能化程度越来越高，遥控飞行器的飞控主控制器所要处理的数据 也越来越多，一方面，增加了飞控主控制器的计算量，从而使其处理其他信息的资源变得越 来越少;另一方面，降低了无人机的智能化程度。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是:提供一种低成本扩展航姿传感器模块，在传统的 航姿传感器模炔基础上进行扩展，使其能够输出飞控主控制器所需要的传感器信息，减轻 飞控主控制器的计算量。
[0005] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案： 一种低成本扩展航姿传感器模块，包括数据处理单元、电子罗盘、六轴姿态传感器、气 压计和数据输出接口，所述电子罗盘、六轴姿态传感器、气压计和数据输出接口分别与数据 处理单元连接;该模块还包括GPS单元接口、超声波测距单元接口和遥控器接收机接口，以 及与上述接口分别--对应的GPS单元、超声波测距单元和遥控器接收机，所述GPS单元通 过GPS单元接口与数据处理单元连接，超声波测距单元通过超声波测距单元接口与数据处 理单元连接，遥控器接收机通过遥控器接收机接口与数据处理单元连接。
[0006] 作为本发明的一个优选方案，所述电子罗盘、六轴姿态传感器、气压计分别通过 IIC总线与数据处理单元连接。
[0007] 作为本发明的一个优选方案，所述数据处理单元采用的芯片型号为 STM32F103C8T6。
[0008] 作为本发明的一个优选方案，所述电子罗盘采用的芯片型号为HMC5883L。
[0009]作为本发明的一个优选方案，所述六轴姿态传感器米用的芯片型号为MPU6050。
[0010] 作为本发明的一个优选方案，所述气压计采用的芯片型号为BMP180。
[0011] 作为本发明的一个优选方案，所述数据输出接口的串口波特率值为115200。
[0012] 本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果： 1、本发明低成本扩展航姿传感器模块，可以同时输出飞控主控制器所需要的多种传感 器数据，减轻飞控系统主控制器的工作负担，简化飞控系统的设计。
[0013] 2、本发明低成本扩展航姿传感器模块，既可以输出气压高度数据又可以输出超声 波高度数据，飞行器在飞行高度小于4米的低空飞行时，使用超声波高度有利于提高飞行品 质。
[0014] 3、本发明低成本扩展航姿传感器模块，测得的数据经处理后输出，提高了模块的 抗干扰性。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明低成本扩展航姿传感器模块的硬件结构框图。
[0016] 图2是本发明低成本扩展航姿传感器模块的原理图。
【具体实施方式】
[0017] 下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出。下面通过 参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0018] 如图1、图2所示，一种低成本扩展航姿传感器模块主要包含数据处理单元、电子罗 盘、六轴姿态传感器、气压计、GPS单元接口及与之对应的GPS单元、遥控器接收机接口及与 之对应的遥控器接收机、超声波测距单元接口及与之对应的超声波测距单元、数据输出接 □ 〇
[0019] 其中，电子罗盘、六轴姿态传感器和气压计通过IIC总线与数据处理单元相连;GPS 单元和数据输出接口通过数据处理单元的UART管脚与其相连;遥控器接收机和超声波测距 单元通过数据处理单元的TIMER管脚与其相连。具体的芯片选择及模块接口功能描述如下。
[0020] 数据处理单元：该航姿传感器模块采用STM32F103C8T6芯片作为数据处理单元， STM32F103C8T6是由STMicroelectronics公司生产的32位Cortex-M3内核处理器，共有48引 脚，最高工作频率为72MHz。该芯片拥有36路数字输入/输出接口、4个16位定时器、3个UART 通信接口，封装方式为LQFP48。对于本发明所述的航姿传感器模块，STM32F103C8T6具有足 够的资源和性能。
[0021] 电子罗盘:选用美国Honeywell公司生产的HMC5883L电子罗盘，其是一种表面贴装 的高集成模块，并带有数字接口的弱磁传感器芯片，应用于低成本罗盘和磁场检测领域。能 使罗盘精度控制在2"的12位模数转换器，带有16个引脚，接口为简易的IIC系列总线， 尺寸为3.0 X 3.0 X 0.9mm。具有在轴向高灵敏度和线性高精度的特点，是灵敏度最高和可靠 性最好的传感器。
[0022] 六轴姿态传感器:选用美国Invensense公司生产的MPU-6050六轴姿态传感器，其 整合了3轴陀螺仪、3轴加速器，为全球首例整合性6轴运动处理组件。MPU-6050以数字输出6 轴或9轴的旋转矩阵、四元数、欧拉角格式的融合演算数据。相较于多组件方案，MPU-6050免 除了组合陀螺仪与加速器时之轴间差的问题，减少了大量的包装空间，具有低功耗、低成 本、高性能的特点。角速度的感测范围为±250。、±500。、± 1000。与±2000。/sec(dsp)，可 准确追踪快速与慢速动作；同时可编程的加速计的感测范围为± 2g、± 4g、± 8g与± 16g。传 感器的测量数据最终可通过最高400kHz的IIC总线输出。
[0023]数字气压计：采用德国博世公司生产的BMP180芯片，BMP180是一款低成本、高精 度、小体积、超低能耗的气压传感器。可测量的高度范围为海拔-500m~9000m，高线性模式下 测量精度为〇. 25m。尺寸为3.6mm X 3.8 X 0.93mm，电源电压为1.8V~3.6V，含有温