无人机空速计和无人机的制作方法

文档序号:15516208发布日期:2018-09-25 18:16阅读:477来源:国知局

本申请涉及无人机技术领域,具体而言,涉及一种无人机空速计和无人机。



背景技术:

无人机是一种机载程序控制或由无线电波遥控的无人驾驶飞行器。无人机用途广泛,可用于空中摄影、快递运输、军事侦察等领域,具有使用方便、机动性能好等优点。

无人机空速计是无人机的核心部件,用于采集获取所述无人机的飞行速度等信息。现有的无人机空速计无法准确获取无人机的姿态,并且现有技术中空速计由于硬件系统原因导致内置的操作系统和架构都是非开放式的,导致无法进行自定义功能的添加,且无法进行软件更新。

针对相关技术中存在的问题,目前尚未提出有效的解决方案。



技术实现要素:

本申请的主要目的在于提供一种无人机空速计和无人机,以解决相关技术中存在的问题。

为了实现上述目的,根据本申请的一个方面,提供了一种无人机空速计和无人机。

根据本申请的无人机空速计包括:

一种无人机空速计,包括:主处理模块、can总线收发模块和用于检测飞行参数数据的传感器单元;

所述主处理模块与所述传感器单元电连接,用于接收所述传感器单元检测得到的飞行参数数据;

所述主处理模块还与所述can总线收发模块电连接,用于将所述飞行参数数据通过所述can总线收发模块传送至无人机的飞控。

进一步的,如前述的无人机空速计,还包括:电源管理模块;所述电源管理模块与所述主处理模块、can总线收发模块和传感器单元电连接;用于向所述主处理模块和传感器单元提供3v3的电源,以及向所述can总线收发模块提供5v的电源。

进一步的,如前述的无人机空速计,所述传感器单元包括:三轴加速度模块、陀螺仪和磁罗盘模块;所述三轴加速度模块、陀螺仪和磁罗盘模块分别与所述主处理模块电连接。

进一步的,如前述的无人机空速计,所述传感器单元包括:用于检测静态气压和动态气压的气压计模块;所述气压计模块与所述主处理模块电连接。

进一步的,如前述的无人机空速计,所述主处理模块采用型号为stm32f3的主处理芯片。

进一步的,如前述的无人机空速计,所述三轴加速度模块、陀螺仪和磁罗盘模块采用型号为icm20948的运动跟踪芯片;所述气压计模块采用型号为ms5525的气压计芯片;所述运动跟踪芯片的sda/sdi管脚与所述主处理芯片的pb5管脚连接,所述运动跟踪芯片的ad0/sdo管脚与所述主处理芯片的pb4管脚连接,所述运动跟踪芯片的scl管脚与所述主处理芯片的pb3管脚连接,并且所述运动跟踪芯片的cs管脚与所述主处理芯片的pb6管脚连接;所述气压计芯片的sdo接口与所述主处理芯片的pb4管脚连接,所述气压计芯片的sdi接口与所述主处理芯片的pb5管脚连接,所述气压计芯片的sclk接口与所述主处理芯片的pb3管脚连接。

进一步的,如前述的无人机空速计,所述can总线收发模块采用型号为tja1051tk/3的can总线收发芯片;所述电源管理模块采用型号为mic5211的电源管理芯片;所述can总线收发芯片的rxd管脚与所述主处理芯片的pa11管脚连接,所述can总线收发芯片的txd管脚与所述主处理芯片的pa12管脚连接;所述电源管理芯片通过vouta接口向所述主处理模块和传感器单元提供3v3的电源,所述电源管理芯片通过voutb接口向所述can总线收发模块提供5v的电源。

根据本申请的另一方面,还提供一种无人机空速计控制方法,包括:

主处理模块接收传感器单元检测得到的飞行参数数据;

所述主处理模块根据所述飞行参数数据计算得到对应的姿态信息、航向信息以及空速数据;

所述主处理模块将所述姿态信息、航向信息以及空速数据转换为can总线协议数据;

所述主处理模块通过can总线收发模块将转换为can总线协议数据后的姿态信息、航向信息以及空速数据传送至无人机的飞控。

进一步的,如前述的无人机空速计控制方法,所述主处理模块接收传感器单元检测得到的飞行参数数据;包括:

所述主处理模块接收三轴加速度模块检测得到的加速度数据;

所述主处理模块接收陀螺仪检测得到的角速度数据;

所述主处理模块接收磁罗盘模块检测得到的磁场数据;

所述主处理模块接收气压计模块检测得到的动态气压数据以及静态气压数据。

进一步的,如前述的无人机空速计控制方法,所述所述主处理模块根据所述飞行参数数据计算得到对应的姿态信息、航向信息以及空速数据,包括:

所述主处理器模块根据所述加速度数据以及角速度数据,得到所述姿态信息;

所述主处理器模块对所述磁场数据进行处理,得到所述航向信息;

所述主处理器模块对所述动态气压数据以及静态气压数据进行处理,得到所述空速数据。

在本申请实施例中,采用通过设置主处理模块、can总线收发模块和用于检测飞行参数数据的传感器单元;所述主处理模块与所述传感器单元电连接,用于接收所述传感器单元检测得到的飞行参数数据;所述主处理模块还与所述can总线收发模块电连接,用于将所述飞行参数数据通过所述can总线收发模块传送至无人机的飞控。达到了可以准确检测得到无人机当前的飞行参数数据,传感器单元得到的数据不需要传回飞控,飞行参数数据直接在本地的空速计中进行处理之后,将所需要的计算结果传回飞控,能有效节省飞控的计算资源;同时,采用can总线收发模块的传输方式具有长距离,抗干扰的特点。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解,使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:

图1是根据本申请一种实施例的装置模块结构连接示意图;

图2是根据本申请一种实施例的主处理模块电路图;

图3是根据本申请一种实施例的电源管理模块的电路图;

图4是根据本申请一种实施例的can总线收发模块的电路图;

图5是根据本申请一种实施例的气压计模块的电路图;

图6是根据本申请一种实施例的运动跟踪芯片的电路图;以及

图7是根据本申请一种实施例无人机空速计控制方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例,并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位,或以特定方位进行构造和操作。

并且,上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外,还可能用于表示其他含义,例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外,术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如,可以是固定连接,可拆卸连接,或整体式构造;可以是机械连接,或电连接;可以是直接相连,或者是通过中间媒介间接相连,又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示,本申请提供一种无人机空速计,包括:主处理模块1、can总线收发模块2和用于检测飞行参数数据的传感器单元3;

所述主处理模块1与所述传感器单元3电连接,用于接收所述传感器单元3检测得到的飞行参数数据;

所述主处理模块1还与所述can总线收发模块2电连接,用于将所述飞行参数数据通过所述can总线收发模块2传送至无人机的飞控。

达到了可以准确检测得到无人机当前的飞行参数数据,传感器单元得到的数据不需要传回飞控,飞行参数数据直接在本地的空速计中进行处理之后,将所需要的计算结果传回飞控,能有效节省飞控的计算资源;同时,采用can总线收发模块的传输方式具有长距离,抗干扰的特点。

在一些实施例中,如前述的无人机空速计,还包括:电源管理模块4;所述电源管理模块4与所述主处理模块1、can总线收发模块2和传感器单元3电连接;用于向所述主处理模块1和传感器单元3提供3v3的电源,以及向所述can总线收发模块2提供5v的电源。

在一些实施例中,如前述的无人机空速计,所述传感器单元3包括:三轴加速度模块31、陀螺仪32和磁罗盘模块33;所述三轴加速度模块31、陀螺仪32和磁罗盘模块33分别与所述主处理模块1电连接。

在一些实施例中,如前述的无人机空速计,所述传感器单元3包括:用于检测静态气压和动态气压的气压计模块34;所述气压计模块34与所述主处理模块1电连接。

如图2所示,在一些实施例中,如前述的无人机空速计,所述主处理模块1采用型号为stm32f3的主处理芯片。采用型号为stm32f3的主处理芯片,固有运算能力强、可靠性高、节能的优点,且使用该芯片能有效降低使用成本,进而降低整机成本,更利于市场推广使用。

如图5及图6所示,在一些实施例中,如前述的无人机空速计,所述三轴加速度模块31、陀螺仪32和磁罗盘模块33采用型号为icm20948的运动跟踪芯片;所述气压计模块34采用型号为ms5525的气压计芯片;所述运动跟踪芯片的sda/sdi管脚与所述主处理芯片的pb5管脚连接,所述运动跟踪芯片的ad0/sdo管脚与所述主处理芯片的pb4管脚连接,所述运动跟踪芯片的scl管脚与所述主处理芯片的pb3管脚连接,并且所述运动跟踪芯片的cs管脚与所述主处理芯片的pb6管脚连接;所述气压计芯片的sdo接口与所述主处理芯片的pb4管脚连接,所述气压计芯片的sdi接口与所述主处理芯片的pb5管脚连接,所述气压计芯片的sclk接口与所述主处理芯片的pb3管脚连接。icm20948包含了加速度计、陀螺仪和磁罗盘测量功能,具有体积小,功能多,测量精确的特点。通过该芯片可以计算获得姿态、航向数据。型号为ms5525的气压计芯片是常用与无人机领域的气压芯片,用于采集静态气压和动态气压之间的气压差,具有测量精确的特点。

如图3及图4所示,在一些实施例中,如前述的无人机空速计,所述can总线收发模块2采用型号为tja1051tk/3的can总线收发芯片;所述电源管理模块4采用型号为mic5211的电源管理芯片;所述can总线收发芯片的rxd管脚与所述主处理芯片的pa11管脚连接,所述can总线收发芯片的txd管脚与所述主处理芯片的pa12管脚连接;所述电源管理芯片通过vouta接口向所述主处理模块1和传感器单元3提供3v3的电源,所述电源管理芯片通过voutb接口向所述can总线收发模块2提供5v的电源。采用型号为tja1051tk/3can总线收发芯片具有可靠性高,更适用于于工业领域。采用型号为mic5211的电源管理芯片,固有可靠性高节能的优点,且使用该芯片能有效降低使用成本,进而降低整机成本,更利于市场推广使用。

如图7所示,根据本发明实施例,还提供了还提供一种无人机空速计控制方法,包括:

s1.主处理模块接收传感器单元检测得到的飞行参数数据;

s2.所述主处理模块根据所述飞行参数数据计算得到对应的姿态信息、航向信息以及空速数据;

s3.所述主处理模块将所述姿态信息、航向信息以及空速数据转换为can总线协议数据;

s4.所述主处理模块通过can总线收发模块将转换为can总线协议数据后的姿态信息、航向信息以及空速数据传送至无人机的飞控。

在一些实施例中,如前述的无人机空速计控制方法,所述主处理模块接收传感器单元检测得到的飞行参数数据;包括:

所述主处理模块接收三轴加速度模块检测得到的加速度数据;

所述主处理模块接收陀螺仪检测得到的角速度数据;

所述主处理模块接收磁罗盘模块检测得到的磁场数据;

所述主处理模块接收气压计模块检测得到的动态气压数据以及静态气压数据。

在一些实施例中,如前述的无人机空速计控制方法,所述所述主处理模块根据所述飞行参数数据计算得到对应的姿态信息、航向信息以及空速数据,包括:

所述主处理器模块根据所述加速度数据以及角速度数据,得到所述姿态信息;从三轴加速度模块31测量获得无人机在机体坐标系下的重力加速度值,通过与惯性坐标系下的重力加速度进行对比,获得无人机当前x轴和y轴的姿态信息;然后从陀螺仪32测量获得角速度值,积分之后获得无人机的三轴姿态信息。将该姿态信息与从加速度计计算得到的姿态信息,采用互补滤波或者卡尔曼滤波的方式进行融合,得到最终的三轴姿态信息,具体融合计算的方法为本领域人员公知的手段,在此不再赘述。

所述主处理器模块对所述磁场数据进行处理,得到所述航向信息;

所述主处理器模块对所述动态气压数据以及静态气压数据进行处理,得到所述空速数据。

使用原理:

主处理模块1分别接收三轴加速度模块31、陀螺仪32、磁罗盘模块33和气压计模块34的数据,通过对三轴加速度模块31、陀螺仪32和磁罗盘模块33采集的数据计算获得无人机当前的姿态和航向,通过气压计模块34检测得到的无人机的静态气压和动态气压的气压差,并根据所述静态气压和动态气压的气压差的数据计算得出空速。最后将姿态、航向、空速数据通过can总线收发模块2的协议传输到无人机飞控。进而达到减少并分担飞控的处理量的目的。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

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