一種無(wú)人機(jī)飛控模塊、無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)及無(wú)人機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)領(lǐng)域，特別涉及到一種無(wú)人機(jī)飛控模塊、無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)及無(wú)人機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)人機(jī)具有無(wú)需空中駕駛員、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、成本相對(duì)低、易于操作等優(yōu)點(diǎn)，在軍事領(lǐng)域的區(qū)域偵查監(jiān)視、目標(biāo)鎖定跟蹤和通訊中繼等，警用領(lǐng)域中的反恐偵查監(jiān)視、安保和交通監(jiān)控等，民用領(lǐng)域中的石油管路巡線、電力巡線、農(nóng)林植保和漁業(yè)等業(yè)務(wù)中擁有廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)和良好的應(yīng)用前景，使得無(wú)人機(jī)的發(fā)展十分迅猛。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，無(wú)人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)大多由地面遙控裝置、機(jī)載控制裝置和機(jī)載驅(qū)動(dòng)裝置這三部分組成。地面操作手需要實(shí)時(shí)觀察無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)，并根據(jù)飛行狀態(tài)對(duì)遙控裝置進(jìn)行控制，遙控裝置將接收到的控制信息與機(jī)載控制裝置進(jìn)行交互，機(jī)載控制裝置對(duì)接收到指令信息進(jìn)行分析計(jì)算，然后依據(jù)處理后的指令信息對(duì)所述機(jī)載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，最后，通過(guò)機(jī)載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的控制。
[0004]上述這種無(wú)人機(jī)的控制方式對(duì)操作手的資質(zhì)有較高要求，而且不同應(yīng)用領(lǐng)域的無(wú)人機(jī)，其具體應(yīng)用特點(diǎn)也不同，因此需要對(duì)操作手進(jìn)行專業(yè)的嚴(yán)格培訓(xùn)。
[0005]另一方面，上述這種無(wú)人機(jī)的控制方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)超視距操作，且遠(yuǎn)距離控制精度不佳、影響飛行安全，不利于無(wú)人機(jī)在各個(gè)不同領(lǐng)域的推廣和廣泛應(yīng)用。
[0006]因此，現(xiàn)有技術(shù)中的無(wú)人機(jī)大多還十分依賴操作手，而且無(wú)法實(shí)現(xiàn)超視距操作，遠(yuǎn)距離控制精度不佳，無(wú)人機(jī)飛行安全性較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中的無(wú)人機(jī)大多還十分依賴操作手，而且無(wú)法實(shí)現(xiàn)超視距操作，遠(yuǎn)距離控制精度不佳，無(wú)人機(jī)飛行安全性較低。
[0008]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種無(wú)人機(jī)飛控模塊，包括:
[0009]處理器；
[0010]GNSS模塊，所述GNSS模塊與所述處理器連接；
[0011]飛行狀態(tài)偵測(cè)單元，所述飛行狀態(tài)偵測(cè)單元與所述處理器連接；
[0012]接口驅(qū)動(dòng)，所述接口驅(qū)動(dòng)與所述處理器連接。
[0013]進(jìn)一步，所述飛行狀態(tài)偵測(cè)單元包括:
[0014]IMU ；
[0015]絕壓傳感器；
[0016]差壓傳感器。
[0017]進(jìn)一步，還包括:
[0018]存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器與所述處理器連接；
[0019]總線驅(qū)動(dòng)，所述總線驅(qū)動(dòng)與所述處理器連接；
[0020]信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元與所述處理器連接，并與所述差壓傳感器連接;
[0021]信號(hào)整形單元，所述信號(hào)整形單元與所述處理器連接；
[0022]數(shù)據(jù)鏈模塊，所述數(shù)據(jù)鏈模塊與所述處理器連接。
[0023]進(jìn)一步，還包括:
[0024]LED燈，所述LED燈與所述處理器連接；
[0025]功率放大器，所述功率放大器與所述處理器連接；
[0026]電源管理模塊；
[0027]USB接口，所述USB接口與所述處理器連接。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0029]本發(fā)明的無(wú)人機(jī)飛控模塊包括飛行狀態(tài)偵測(cè)單元，所述飛行狀態(tài)偵測(cè)單元可以獲得諸如過(guò)載信息、航姿信息、空速信息以及氣流角信息等飛行狀態(tài)信息，并通過(guò)GNSS獲得導(dǎo)航信息，然后將飛行狀態(tài)信息與導(dǎo)航信息融合計(jì)算后通過(guò)接口驅(qū)動(dòng)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行自主控制，實(shí)現(xiàn)超視距控制，提高了無(wú)人機(jī)的飛行安全，降低了無(wú)人機(jī)飛行時(shí)對(duì)操作手的依賴。
[0030]本發(fā)明還提供一種無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，包括:
[0031]上述的無(wú)人機(jī)飛控模塊；
[0032]I/O接口、舵機(jī)和電調(diào)，所述I/O接口、舵機(jī)和電調(diào)與所述接口驅(qū)動(dòng)連接；
[0033]遙控接收機(jī)，所述遙控接收機(jī)與所述信號(hào)整形單元連接；
[0034]GNSS天線，所述GNSS天線與所述GNSS模塊連接；
[0035]空速管，所述空速管與所述信號(hào)處理單元和所述差壓傳感器連接。
[0036]進(jìn)一步，還包括:
[0037]機(jī)載電源，所述機(jī)載電源與電源管理模塊連接；
[0038]I2C總線、UART總線和CAN總線，所述I2C總線、UART總線和CAN總線與所述總線驅(qū)動(dòng)連接。
[0039]進(jìn)一步，還包括:
[0040]射頻接頭，所述GNSS天線通過(guò)所述射頻接頭與所述GNSS模塊連接。
[0041]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0042]本發(fā)明的無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)包括無(wú)人機(jī)飛控模塊，所述無(wú)人機(jī)飛控模塊包括飛行狀態(tài)偵測(cè)單元，所述飛行狀態(tài)偵測(cè)單元可以獲得諸如過(guò)載信息、航姿信息、空速信息以及氣流角信息等飛行狀態(tài)信息，并通過(guò)GNSS獲得導(dǎo)航信息，然后將飛行狀態(tài)信息與導(dǎo)航信息融合計(jì)算后通過(guò)接口驅(qū)動(dòng)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行自主控制，實(shí)現(xiàn)超視距控制，提高了無(wú)人機(jī)的飛行安全，降低了無(wú)人機(jī)飛行對(duì)操作手的依賴。
[0043]本發(fā)明還提供一種無(wú)人機(jī)，包括:
[0044]上述的無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)；
[0045]遙控器，所述遙控器可與遙控接收機(jī)進(jìn)行交互。
[0046]進(jìn)一步，還包括:
[0047]地面站PC，所述地面站PC可通過(guò)USB接口與所述處理器連接。
[0048]進(jìn)一步，還包括:
[0049]數(shù)據(jù)鏈地面終端，所述數(shù)據(jù)鏈地面終端可與所述數(shù)據(jù)鏈模塊進(jìn)行交互。
[0050]本發(fā)明的無(wú)人機(jī)包括無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，所述無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)包括無(wú)人機(jī)飛控模塊，所述無(wú)人機(jī)飛控模塊包括飛行狀態(tài)偵測(cè)單元，所述飛行狀態(tài)偵測(cè)單元可以獲得諸如過(guò)載信息、航姿信息、空速信息以及氣流角信息等飛行狀態(tài)信息，并通過(guò)GNSS獲得導(dǎo)航信息，然后將飛行狀態(tài)信息與導(dǎo)航信息融合計(jì)算后通過(guò)接口驅(qū)動(dòng)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行自主控制，實(shí)現(xiàn)超視距控制，提高了無(wú)人機(jī)的飛行安全，降低了無(wú)人機(jī)飛行對(duì)操作手的依賴。
【附圖說(shuō)明】
[0051]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例中無(wú)人機(jī)飛控模塊的布局示意圖；
[0052]圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例中無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)的布局示意圖；
[0053]圖3是本發(fā)明第三實(shí)施例中無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)和地面站的布局示意圖；
[0054]圖4是本發(fā)明第三實(shí)施例中無(wú)人機(jī)自主飛行的信號(hào)處理流程示意圖；
[0055]圖5是本發(fā)明第三實(shí)施例中無(wú)人機(jī)工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0056]現(xiàn)有技術(shù)中的無(wú)人機(jī)大多還十分依賴操作手，而且無(wú)法實(shí)現(xiàn)超視距操作，遠(yuǎn)距離控制精度不佳，無(wú)人機(jī)飛行安全性較低。
[0057]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0058]第一實(shí)施例
[0059]參考圖1，本實(shí)施例提供一種無(wú)人機(jī)飛控模塊，包括:
[0060]處理器，GNSS(Global Navigat1n Satellite System，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))模塊，飛行狀態(tài)偵測(cè)單元和接口驅(qū)動(dòng)。
[0061]在本實(shí)施例中，所述處理器為ARM和FPGA的雙核結(jié)構(gòu)，可以確保無(wú)人機(jī)飛控模塊具有良好的實(shí)時(shí)性和卓越接口能力。
[0062]所述GNSS模塊與所述處理器連接，所述GNSS模塊用于提供衛(wèi)星導(dǎo)航信息，可以獲取無(wú)人機(jī)的經(jīng)度、瑋度、高度、地速和航向等信息，并將這些信息傳輸至處理器進(jìn)行解算。
[0063]所述飛行狀態(tài)偵測(cè)單元與所述處理器連接。在本實(shí)施例中，所述飛行狀態(tài)偵測(cè)單元包括頂U(kuò)、絕壓傳感器和差壓傳感器。
[0064]其中IMU提供3軸的慣性信息和磁場(chǎng)信息，并將慣性信息和磁場(chǎng)信息提供給處理器以解算得到無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)和磁航向。
[0065]所述絕壓傳感器可以測(cè)得大氣絕對(duì)壓力，以供處理器計(jì)算氣壓高度。
[0066]在本實(shí)施例中，所述無(wú)人機(jī)飛控模塊還包括信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元與所述處理器連接，并與所述差壓傳感器連接。所述差壓傳感器和信號(hào)處理單元向處理器提供差壓和氣流角信號(hào)，以供處理器計(jì)算空速、迎角及側(cè)滑角等信息。
[0067]所述接口驅(qū)動(dòng)與所述處理器連接。
[0068]在本實(shí)施例中，無(wú)人機(jī)飛控模塊還包括:存儲(chǔ)器，總線驅(qū)動(dòng)，LED燈，功率放大器，電源管理模塊，USB接口，信號(hào)整形單元以及數(shù)據(jù)鏈模塊。
[0069]所述存儲(chǔ)器與所述處理器連接，所述處理器可以對(duì)所述存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)操作。
[0070]在本實(shí)施例中，所述存儲(chǔ)器包括高速NVM(Non Volatile Memory，非易失性存儲(chǔ)器)以用于實(shí)時(shí)存取重要參數(shù)，還包括TF卡以用于記錄大的數(shù)據(jù)，如存儲(chǔ)航線、任務(wù)等預(yù)載入數(shù)據(jù)。
[0071]所述總線驅(qū)動(dòng)與所述處理器連接，所述總線驅(qū)動(dòng)提供標(biāo)準(zhǔn)總線接口，以便與現(xiàn)有的通用設(shè)備互聯(lián)，提高無(wú)人機(jī)飛控模塊的通用性與擴(kuò)展性。
[0072]所述信號(hào)整形單元與所述處理器連接，信號(hào)整形單元用于對(duì)接口驅(qū)動(dòng)的接口信號(hào)進(jìn)行處理，以便處理器處理，又起到隔離保護(hù)作用。
[0073]所述數(shù)據(jù)鏈模塊與所述處理器連接，用于與數(shù)據(jù)鏈地面終端通過(guò)射頻接頭建立無(wú)線連接。
[0074]所述LED燈與所述處理器連接，LED燈在處理器的驅(qū)動(dòng)下通過(guò)不同的燈光組合顯示不同的信息。
[0075]所述功率放大器與所述處理器連接，用于提供高功率輸出能力的接口。
[0076]所述USB接口與所述處理器連接，地面站PC通過(guò)該USB與無(wú)人機(jī)飛控模塊進(jìn)行連接。
[0077]所述電源管理模塊管理電源的輸入，為無(wú)人機(jī)飛控模塊提供合理的供電，并對(duì)電源和無(wú)人機(jī)飛控模塊進(jìn)行保護(hù)。
[0078]本實(shí)施例的無(wú)人機(jī)飛控模塊包括飛行狀態(tài)偵測(cè)單元，所述飛行狀態(tài)偵測(cè)單元可以獲得諸如過(guò)載信息、航姿信息、空速信息以及氣流角信息等飛行狀態(tài)信息，并通過(guò)GNSS獲得導(dǎo)航信息，然后將飛行狀態(tài)信息與導(dǎo)航信息融合計(jì)算后通過(guò)接口驅(qū)動(dòng)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行自主控制，實(shí)現(xiàn)超視距控制，提高了無(wú)人機(jī)的飛行安全，降低了無(wú)人機(jī)飛行時(shí)對(duì)操作手的依賴。
[0079]第二實(shí)施例
[0080]參考圖2，本實(shí)施例提供一種無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，包括:
[0081]第一實(shí)施例中的無(wú)人機(jī)飛控模塊。
[0082]I/O接口、舵機(jī)和電調(diào)，所述I/O接口、舵機(jī)和電調(diào)與所述接口驅(qū)動(dòng)連接；所述I/O接口、舵機(jī)和電調(diào)受無(wú)人機(jī)飛控模塊控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的最終控制。
[0083]遙控接收機(jī)，所述遙控接收機(jī)與所述信號(hào)整形單元連接；所述遙控接收機(jī)接收遙控器的指令，并將指令通過(guò)所述信號(hào)整形單元進(jìn)行處理，最后傳輸至處理器，通過(guò)處理器處理后控制I/O接口、舵機(jī)和電調(diào)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的最終控制。
[0084]所述無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)還提供脈沖信號(hào)給信號(hào)整形單元。
[0085]GNSS天線，所述GNSS天線與所述GNSS模塊連接；用于接收GNSS的導(dǎo)航信號(hào)。
[0086]在具體實(shí)施例中，所述無(wú)人機(jī)飛控模塊還包括射頻接頭，所述GNSS天線通過(guò)所述射頻接頭與所述GNSS模塊連接。
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