专利名称：一种基于串行总线的无人飞行器状态监测方法
技术领域：
本发明涉及一种基于串行总线的无人飞行器状态监测方法，是基于串行总线通讯的状态监测装置的方法。
背景技术：
传统的民用无人飞行器采用的状态监测系统均采用集中式系统架构，即每一个状态监测传感器是彼此相对独立的，拥有自己的数据接口和控制方式。无人飞行器的飞行控制器需要为每一个状态监测传感器准备一个专用的接口，在飞行控制器的软件算法中也需要为每一个传感器编写相应的操作代码，每个传感器的接口形式和操作方式各不相同，限制了飞行控制器的兼容性设计和可扩展性，也增大了开发的复杂度。当需要引入新传感器时则整个飞行控制器需要进行软硬件的重新设计，在安装时每个传感器都将引线集中接至飞行控制器上的相应接口，造成飞行控制器附近引线杂乱，维护性较差。
发明内容
为了克服原有的无人飞行器集中式系统架构带来的系统配置灵活性、扩展性差， 系统布线杂乱，维护性不佳的问题，本发明提出了一种无人飞行器运行状态监测方法。该方法采用串行总线控制整机的状态监测传感器，相对具有配置灵活、布线简明、可靠性高，维护简易的特点。本发明解决其技术问题所采用的方法是将无人飞行器系统中所需各种状态监测传感器与基于单片机微处理器开发的控制板组合起来构成一个整体。该控制板负责对传感器输出数据进行采集，并配有串行总线接口，可对总线上发来的指令做出响应，驱动传感器执行数据发送、自检、调校配准功能。本发明的有益效果是，整个无人飞行器系统的状态监测系统由串行总线连接，减少了布线连接，增强了系统配置的可扩展性，具有配置灵活、布线简明、可靠性高，维护简易的优势。作为本发明的技术方法，所述控制板电路包括=AtmegaS单片机、信号放大调理电路、CAN通讯接口电路、板上电压转换模块；所述信号放大调理电路由仪器级运算放大器芯片AD620组成，将传感器输出的模拟信号进行放大和调理，然后输入AtmegaS单片机的AD通道。所述CAN通讯接口电路由CAN驱动芯片SN65VHD230组成，将单片机的串行通讯接口与CAN总线相连接，作为接收和发送CAN总线数据的端口 ；板上电压转换模块由 M0RNSUN-IA0512KP组成，将外来供电5V转换为正负12V电压供信号放大调理电路使用。本发明的另一个目的在于，提出了一种基于串行总线的无人飞行器状态监测方法，能够实现状态监测系统的自动化管理和灵活配置，依次包括以下步骤(1)每个传感器配有基于单片机的控制板，可将传感器的输出信号进行AD转换， 并可通过串行总线进行信息通讯；(2)每个传感器带有的控制板上单片机存储有该传感器的属性信息，包括名称代号和操作功能方法；(3)将无人飞行器所需各传感器通过串行总线与无人飞行器飞行控制器连接，系统上电初始由飞行控制器通过串行总线广播问询报文。(4)连接在串行总线上的传感器控制板接收到问询报文后发送回复报文，报文中包括该传感器的属性信息，名称代号和操作功能方法；(5)飞行控制器接收串行总线上各传感器控制板回复的报文，得出全机传感器列表。(6)飞行控制器可定期通过串行总线发出数据请求报文来访问列表中的传感器， 传感器控制板接收到针对本传感器名称的数据请求报文就将传感器的输出值进行AD转换并以回复数据报文的形式发送给飞行控制器。相对现有技术，本发明的有益效果是整个无人飞行器系统的状态监测系统由串行总线连接，减少了布线连接，增强了系统配置的可扩展性，具有配置灵活、布线简明、可靠性高，维护简易的优势。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是单传感器总线单元的原理示意图。图2是控制板的电路原理3是无人飞行器运行状态总线监测方法原理示意图。
具体实施例方式在图1中，状态监测用传感器1连接至基于单片机微处理器的控制板2，在控制板 2中完成传感器1信号的放大调理，A/D转换，提供串行总线接口。在工作中控制板2接入串行总线网络3，并由板上单片机进行数据的管理，当有来自于总线上的操作指令时，由控制板2进行指令的解析，操纵传感器运行数据测量、校准功能。在图2中，所述控制板电路包括AtmegaS单片机(U2)、信号放大调理电路、 CAN通讯接口电路、板上电压转换模块；所述信号放大调理电路由仪器级运算放大器芯片 AD620(U4)组成，通过四线接插件P2与传感器相连，将传感器输出的模拟信号进行放大和调理，然后输入AtmegaS (U2)单片机的AD通道。所述CAN通讯接口电路由CAN驱动芯片 SN65VHD230 (U3)组成，将单片机的串行通讯接口与CAN总线相连接，作为接收和发送CAN 总线数据的端口。接收和发送数据由四线接插件Pl与CAN总线相连，同时整块电路板的 +5V供电由该P1接口引入。板上电压转换模块由M0RNSUN-IA0512KP (Ul)组成，将外来供电 +5V转换为正负12V电压供信号放大调理电路使用。在图3中，由图1中所述的单个状态监测用传感器总线单元构成了整个无人飞行器的总线状态监测装置，其中3.串行总线网络， 11.飞行控制器，12. GPS导航仪，13.惯性导航仪，14.发动机温度传感器，15.电源供电电流监测传感器，16.电源供电电业监测传感器，17.主推进器转速传感器，18.主推进器转矩传感器，19.燃油液位传感器，10.无线数据传输电台。
权利要求
1.本发明是一种基于串行总线的无人飞行器状态监测方法，其特征是所述监测方法包括利用多个传感器，使所有传感器由各自的控制电路接入串行总线，构成总线监测网络。
2.根据权利要求1所述的无人飞行器运行状态监测方法，其特征是所述监测装置中每个传感器均配有控制板，由控制板完成传感器的信号调理和A/D转换，以及转换数据的存储和对外发送。
3.根据权利要求1所述的无人飞行器运行状态监测方法，其特征是所述监测装置还包括GPS导航仪，惯性测量导航仪，发动机温度传感器，供电电源电压，电流传感器，主推进器转速、转矩传感器和燃油液位传感器。
4.一种基于串行总线的无人飞行器状态监测方法，实现状态监测系统的自动化管理和灵活配置，依次包括以下步骤(1)每个传感器配有基于单片机的控制板，可将传感器的输出信号进行AD转换，并可通过串行总线进行信息通讯；(2)每个传感器带有的控制板上单片机存储有该传感器的属性信息，包括名称代号和操作功能方法；(3)将无人飞行器所需各传感器通过串行总线与无人飞行器飞行控制器连接，系统上电初始由飞行控制器通过串行总线广播问询报文；(4)连接在串行总线上的传感器控制板接收到问询报文后发送回复报文，报文中包括该传感器的属性信息，名称代号和操作功能方法；(5)飞行控制器接收串行总线上各传感器控制板回复的报文，得出全机传感器列表；(6)飞行控制器可定期通过串行总线发出数据请求报文来访问列表中的传感器，传感器控制板接收到针对本传感器名称的数据请求报文就将传感器的输出值进行AD转换并以回复数据报文的形式发送给飞行控制器。
全文摘要
一种基于串行总线的无人飞行器状态监测方法。本发明提供了一种基于串行总线的无人飞行器状态监测系统及方法。本发明解决其技术问题所采用的方法是将无人飞行器系统中所需各种状态监测传感器与基于单片机微处理器开发的控制板组合起来构成一个整体。该控制板负责对传感器数据进行采集，并配有串行总线接口，可对总线上发来的指令做出响应，驱动传感器执行数据发送、自检、调校配准功能。本发明的有益效果是，整个无人飞行器系统的状态监测系统由串行总线连接，减少了布线连接，增强了系统配置的可扩展性，具有配置灵活、布线简明、可靠性高，维护简易的优势。
文档编号G05B19/418GK102419586SQ201110422559
公开日2012年4月18日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者张旭, 李贺春 申请人:新时代集团国防科技研究中心