CN102902278B - 一种基于can总线的无人机飞行控制系统 - Google Patents

一种基于can总线的无人机飞行控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于CAN总线的无人机飞行控制系统,包括主控芯片、转换控制芯片和传感器单元；传感器单元包括分别用于采集姿态、磁航向、高度、缸温和排气温度、转速、位置和速度信息的姿态传感器、磁传感器、气压高度计、温度传感器、转速传感器和GPS接收模块；转换控制芯片对输入的无人机发动机的转速信息，以及无人机发动机的缸温和排气温度进行转换后，将已转换信息通过CAN总线传输给主控芯片；主控芯片根据传感器单元采集的信息对无人机飞行控制进行运算，转换控制芯片根据主控芯片输出的控制策略信息输出舵机控制信号。本发明提供的无人机飞行控制系统具有抗干扰能力强、可扩展能力好的特点，还具有良好的通用性。

Description

一种基于CAN总线的无人机飞行控制系统
技术领域
本发明属于自动控制领域，特别是涉及一种基于CAN总线的无人机飞行控制系统。
背景技术
无人机在防灾救险、科学考察等领域有着广阔的应用，而飞行控制系统是无人机的重要组成部分，在无人机智能化和实用化中起着重要的作用。现有的无人机的飞行控制系统存在抗干扰能力差、可扩展能力的问题，这已成为制约无人机飞行控制系统发展的瓶颈。
发明内容
针对传统的无人机飞行控制系统存在的不足，提供一种抗干扰能力强、可扩展能力好的基于CAN总线的无人机飞行控制系统，该无人机飞行控制系统可用于固定翼无人机和无人直升机的飞行控制。
本发明采用的技术方案为：一种基于CAN总线的无人机飞行控制系统，包括CAN总线及挂在CAN总线上的控制子系统，所述控制子系统包括主控芯片、转换控制芯片、参数记录仪、第一RS232芯片、数据通信模块、第二RS232芯片和传感器单元；所述传感器单元包括用于采集无人机的姿态信息的姿态传感器，用于采集无人机的磁航向信息的磁传感器，用于采集无人机的高度信息的气压高度计，用于采集无人机发动机的缸温和排气温度信息的温度传感器，用于采集无人机发动机的转速信息的转速传感器，以及用于采集无人机的位置和速度信息的GPS接收模块，其中，GPS接收模块、姿态传感器、磁传感器和气压高度计的数据输出端分别与主控芯片的GPS采集信息输入端口、姿态信息输入端口、磁航向信息输入端口和高度信息输入端口电连接；
所述控制子系统的主控芯片和转换控制芯片通过CAN总线通信连接；所述转换控制芯片包括模数转换单元、脉冲计数单元和控制单元，所述转速传感器的转速信息输出端经脉冲计数单元与CAN总线连接，以将经脉冲计数单元转换得到的已转换转速信息通过CAN总线传输给主控芯片；所述温度传感器的温度信息输出端经模数转换单元与CAN总线通信连接，以将经模数转换单元转换得到的已转换温度信息通过CAN总线传输给主控芯片；
所述主控芯片用于根据传感器单元采集的信息对无人机飞行控制进行运算，并通过CAN总线向转换控制芯片的控制单元输出控制策略信息，使转换控制芯片的控制单元根据控制策略信息输出用于控制舵机转动的舵机控制信号；
所述参数记录仪与主控芯片通过第一RS232芯片通信连接，使主控芯片将接收到的无人机的姿态信息、无人机的高度信息和无人机的磁航向信息发送至参数记录仪进行记录存储；
所述数据通信模块用于接收遥控器或地面站发出的控制信号，所述数据通信模块与主控芯片通过第二RS232芯片通信连接，以将控制信号传输至主控芯片。
其中，所述数据通信模块还用于通过第二RS232芯片接收主控芯片提供的无人机的姿态信息，并将所述姿态信息发送给地面站。
本发明的有益效果为：与现有的相关设备相比，本发明提供的无人机飞行控制系统，具有抗干扰能力强，具可扩展能力好的特点；同时，本发明的无人机飞控系统具有良好的通用性，具可用于固定翼无人机，又可应用于无人直升机。
附图说明
图1为本发明的基于CAN总线的无人机飞行控制系统的结构组成示意图。
符号标记说明：
1-主控芯片；         2-转换控制芯片；
3-CAN总线；          4-姿态传感器；
5-磁传感器；         6-气压高度计；
7-温度传感器；       8-转速传感器；
9-参数记录仪；       10-第一RS232芯片；
11-数据通信模块；    12-第二RS232芯片；
13-GPS接收模块。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行说明：
本发明的基于CAN总线的无人机飞行控制系统包括CAN总线3及挂在CAN总线3上的一套控制子系统，所述控制子系统包括主控芯片1、转换控制芯片2、姿态传感器4、磁传感器5、气压高度计6、温度传感器7、转速传感器8、参数记录仪9、第一RS232芯片10、数据通信模块11、第二RS232芯片12、GPS接收模块13。其中，GPS接收模块13的数据输出端与主控芯片1的GPS采集信息输入端口电连接，姿态传感器4的数据输出端与主控芯片1的姿态信息输入端口电连接，磁传感器5的数据输出端与主控芯片1的磁航向信息输入端口电连接，气压高度计6的数据输出端与主控芯片1的高度信息输入端口电连接，主控芯片1与转换控制芯片2通过CAN总线3通信连接，主控芯片1与数据通信模块11通过第二RS232芯片12通信连接，主控芯片1与参数记录仪通过第一RS232芯片10通信连接；转换控制芯片2包括模数转换单元、脉冲计数单元和控制单元，转速传感器8的转速信息输出端经脉冲计数单元与CAN总线3连接；温度传感器7的温度信息输出端经模数转换单元与CAN总线4通信连接。
主控芯片1用于根据各传感器输入信息对无人机飞行控制进行运算；转换控制芯片2的模数转换单元用于对温度传感器7输入的温度信息进行模数转换，并将已转换温度信息通过CAN总线3传输给主控芯片1，转换控制芯片2的脉冲计数单元用于对转速传感器8输入的脉冲形式的转速信息进行转换（计算转速传感器8输出的脉冲的数量），并将已转换转速信息通过CAN总线3传输给主控芯片1。转换控制芯片2的控制单元用于根据主控芯片1反馈的控制策略信息输出舵机控制信号。姿态传感器4用于采集无人机的姿态信息；磁传感器5用于采集无人机的磁航向信息；气压高度计6用于采集无人机的高度信息；温度传感器7用于采集无人机发动机的缸温和排气温度信息；转速传感器8用于采集无人机发动机的转速信息；参数记录仪9用于记录、存储无人机的姿态、速度和高度信息；第一RS232芯片10用于实现参数记录仪与主控芯片1的通信；数据通信模块11用于接收遥控器或地面站发出的控制信号；第二RS232芯片12用于实现数据通信模块与主控芯片的通信；GPS接收模块13用于采集无人机的位置信息和速度信息。
与其他相关设备相比，本实用新型提供的无人机飞行控制系统，具有抗干扰能力强，具可扩展能力好的特点。同时，该无人机飞控系统具有良好的通用性，具可用于固定翼无人机，又可应用于无人直升机。
一种基于CAN总线的无人机飞行控制系统的作业流程如下：
步骤①：系统上电后，主控芯片1、转换控制芯片2、CAN总线3、姿态传感器4、磁传感器5、气压高度计6、温度传感器7、转速传感器8、参数记录仪9、第一RS232芯片10、数据通信模块11、第二RS232芯片12、GPS接收模块13同时开启；
步骤②：姿态传感器4、磁传感器5、气压高度计6、温度传感器7、转速传感器8开始采集数据；
步骤③：转速传感器8将采集到的无人机发动机的转速信息输入至转换控制芯片2的脉冲计数单元，温度传感器7将采集到的无人机发动机的缸温和排气温度信息输入到转换控制芯片2的模数转换单元中，，脉冲计数单元和模数转换单元分别将已转换转速信息和已转换温度信息通过CAN总线3传输到主控芯片1；
步骤④：主控芯片1通过第二RS232芯片12接收数据通信模块11的信号，并将接收到的姿态传感器4采集的无人机的姿态信息、磁传感器5采集的无人机的磁航向信息、气压高度计6采集的无人机的高度信息通过第一RS232芯片10传输至参数记录仪9进行保存；
步骤⑤：主控芯片1根据以上各传感器采集到的信息制定控制策略信息，并将该控制策略信息通过CAN总线3传输给转换控制芯片2的控制单元，通过转换控制芯片2的控制单元发送用于控制舵机转动的例如是脉冲形式（PWM波）的舵机控制信号。
以上所述仅为本发明较佳的实施方式，并非用来限定本发明的实施范围，但凡在本发明的保护范围内所做的等效变化及修饰，皆应认为落入了本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于CAN总线的无人机飞行控制系统,其特征在于：包括CAN总线及挂在CAN总线上的控制子系统，所述控制子系统包括主控芯片、转换控制芯片、参数记录仪、第一RS232芯片、数据通信模块、第二RS232芯片和传感器单元；所述传感器单元包括用于采集无人机的姿态信息的姿态传感器，用于采集无人机的磁航向信息的磁传感器，用于采集无人机的高度信息的气压高度计，用于采集无人机发动机的缸温和排气温度信息的温度传感器，用于采集无人机发动机的转速信息的转速传感器，以及用于采集无人机的位置和速度信息的GPS接收模块，其中，GPS接收模块、姿态传感器、磁传感器和气压高度计的数据输出端分别与主控芯片的GPS采集信息输入端口、姿态信息输入端口、磁航向信息输入端口和高度信息输入端口电连接；
所述控制子系统的主控芯片和转换控制芯片通过CAN总线通信连接；所述转换控制芯片包括模数转换单元、脉冲计数单元和控制单元，所述转速传感器的转速信息输出端经脉冲计数单元与CAN总线连接，以将经脉冲计数单元转换得到的已转换转速信息通过CAN总线传输给主控芯片；所述温度传感器的温度信息输出端经模数转换单元与CAN总线通信连接，以将经模数转换单元转换得到的已转换温度信息通过CAN总线传输给主控芯片；
所述主控芯片用于根据传感器单元采集的信息对无人机飞行控制进行运算，并通过CAN总线向转换控制芯片的控制单元输出控制策略信息，使转换控制芯片的控制单元根据控制策略信息输出用于控制舵机转动的舵机控制信号；
所述参数记录仪与主控芯片通过第一RS232芯片通信连接，主控芯片将接收到的无人机的姿态信息、无人机的高度信息和无人机的磁航向信息发送至参数记录仪进行记录存储；
所述数据通信模块用于接收遥控器或地面站发出的控制信号，所述数据通信模块与主控芯片通过第二RS232芯片通信连接，以将控制信号传输至主控芯片。
2.根据权利要求1所述的无人机飞行控制系统，其特征在于：所述数据通信模块还用于通过第二RS232芯片接收主控芯片提供的无人机的姿态信息，并将所述姿态信息发送给地面站。
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