CN104066250B - 一种飞行器智能航灯的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种飞行器智能航灯控制器及控制方法，飞行器智能航灯控制器包括微控制器，微控制器通过串行总线分别连接定位模块、气压计和亮度传感器，微控制器通过PWM波连接LED驱动电路，LED驱动电路连接LED航灯。本发明的有益效果是提出了一种根据飞行器距离和环境亮度信息来控制的LED航灯亮度的控制装置，方便操作人员操作。

Description

一种飞行器智能航灯的控制方法
技术领域
本发明属于航灯设备技术领域，涉及一种飞行器智能航灯控制器及控制方法。
背景技术
现有的飞行器，尤其是需要远距离遥控操作的飞行器，通常会安装一些LED航灯来方便地面操作人员辨别飞行器的航向。然而在使用过程中，这些LED航灯的亮度会有一些问题，比如在起飞阶段，飞行器与操作人员距离较近，LED航灯亮度过大会伤害操作人员的眼睛，或者让操作人员难以直视飞行器，进而增大了飞行器起飞阶段发生事故的概率。如果LED航灯亮度过小，则当飞行器在空中飞行时，由于距离较远或环境光照充足。操作人员难以看清飞行器航向，同样增大了飞行器发生事故的风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种飞行器智能航灯控制器，解决了现有的LED航灯的亮度不能根据实际需要变化，严重影响操作人员正确控制飞行器的问题。
本发明的另一个目的在于提供飞行器智能航灯控制方法。
本发明所采用的技术方案是包括微控制器，微控制器通过串行总线分别连接定位模块、气压计和亮度传感器，微控制器通过内部PWM模块连接LED驱动电路，LED驱动电路连接LED航灯。
进一步，微控制器型号为STM32F103C8T6。
进一步，气压计采用MS5611数字气压计。
进一步，亮度传感器采用APDS9900亮度传感器。
本发明进行航灯的控制方法，按照以下步骤进行：
步骤1：开始阶段，获取位置高度信息并融合；
步骤2：判断是否起飞，否，则回到第一步骤；是，则进行下一步；
步骤3：保持当前坐标为起飞点；
步骤4：读取当前位置坐标、高度和亮度信息；
步骤5：计算距离；
步骤6：根据距离和亮度计算LED亮度并输出；
步骤7：判断是否降落，否，则跳至步骤4；是，则进行下一步；
步骤8：清除起飞点坐标，跳转至步骤1，进行下一次控制。
本发明的有益效果是提出了一种根据飞行器距离和环境亮度信息来控制的LED航灯亮度的控制装置，方便操作人员操作。
附图说明
图1是本发明系统模块结构示意图；
图2是本发明STM32F103C8T6微控制器最小系统电路；
图3是本发明MS5611数字气压计电路图；
图4是本发明APDS9900亮度传感器电路图；
图5是本发明航灯驱动器电路图；
图6是本发明系统电源电路图；
图7是本发明控制原理流程图。
图中，1.微控制器，2.定位模块，3.气压计，4.亮度传感器，5.LED驱动电路，6.LED航灯。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的控制装置为一个留有多个串行总线接口和LED接口的控制盒。主要由微控制器1、定位模块2、气压计3、亮度传感器4、LED驱动电路5、LED航灯6组成。该装置通过串行总线连接GPS或北斗定位系统以获取位置坐标信息和高度信息。然后在飞行过程中，不断获取飞行器位置坐标信息、高度信息和亮度，其获得的高度信息将和自身的气压计测得的海拔高度通过一定的算法进行融合，以获取更准确的高度数据。控制器则根据高度数据判断飞行器是否起飞。在判断出起飞动作后，控制器将立即将当前坐标设定为起飞点，然后在根据飞行器的实时位置坐标信息、高度信息再算出当前位置和起飞点之间的距离，再结合亮度信息算出LED亮度信息。最后通过控制算法来控制LED航灯的亮度。
其硬件结构如下：如图1所示，包括微控制器1，微控制器1通过串行总线分别连接定位模块2、气压计3和亮度传感器4，定位模块2可采用北斗定位模块或GPS定位模块，PWM即脉冲宽度调制，也就是占空比可变的脉冲波形.一般被控制器件在波形的高电平时间工作，低电平时间不工作。因此通过调整占空比(即一个周期中高电平持续的时间)来控制被控制器件的工作时间，微控制器1通过内部PWM模块连接LED驱动电路5，LED驱动电路5连接LED航灯6。所述定位模块2采用北斗模块或GPS模块。
进一步，采用微控制器1型号为STM32F103C8T6的最小系统，电路图如图2所示。
进一步，气压计3采用MS5611数字气压计电路图如图3所示。
进一步，亮度传感器4采用APDS9900亮度传感器，电路图如图4所示。
图5为航灯驱动器电路图。图6为系统电源电路图。
本发明进行航灯的控制方法，按照以下步骤进行：
步骤1：开始阶段，获取位置高度信息并融合；
通过串口接收GPS或北斗数据报文，从报文中提取海拔高度信息。通过MS5611获取当前气压值，换成成海拔高度信息。利用卡尔曼数据融合算法融合两个高度信息，得出一个更准确的高度信息。
步骤2：判断是否起飞，否，则回到第一步骤；是，则进行下一步；在系统刚启动时，通过步骤一可获取这时的海拔高度信息，将这个海拔高度信息作为初始点保存。然后不断重复步骤一获取海拔高度信息，计算出飞行器当前海拔和起飞点海拔的变化量。当这一变化量大于某一阈值(例如3米)时。可认为飞行器已起飞，跳转到步骤3。
步骤3：保存当前坐标为起飞点；
通过串口接收GPS或北斗数据报文，从报文中提取当前海拔高度信息和经纬度位置信息，将海拔信息和MS5611获取的海拔高度做融合得出更高精度的海拔信息。将海拔信息和经纬度信息保存为起飞点。
步骤4：读取当前位置坐标、高度和亮度信息；
通过串口接收GPS或北斗数据报文，从报文中提取当前海拔高度信息和经纬度位置信息，将海拔信息和MS5611获取的海拔高度做融合得出更高精度的海拔信息。并从APDS9900获取当前的亮度信息并保存。
步骤5：计算距离；
计算出从步骤4获取的位置高度信息和起飞点之间的距离。
步骤6：根据距离和亮度计算LED亮度并输出；
将步骤4获得距离和步骤3获得的亮度信息分别乘上一个权值(预先设置)然后相加。将结果除以一个最大值(预先设置)。得到的比例设置为PWM的占空比。然后输出PWM波给LED驱动电路。用以控制LED亮度。
步骤7：判断是否降落，否，则跳至步骤4；是，则进行下一步；
判断步骤4获得的距离是否小于某一阈值。判断飞行器当前的海拔高度和起飞点海拔高度之差是否小于某一阈值。当上述两个条件都满足时。可认为飞行器已降落。执行下一步。
步骤8：清除起飞点坐标，跳转至步骤1，进行下一次控制。
删除已保存的起飞点信息。
定位模块通过串口(UART)输出标准的GPS或北斗报文信息，该报文中包含有定位模块当前的经纬度、海拔、速度和航向等位置信息。微控制器通过串口接收到该报文信息后只需做简单的解析即可得到当前的位置信息。
在得知当前位置信息后，再和之前已经设定的起飞点位置进行比较，算出两者的距离，再根据距离来确定航灯的亮度。如图6所示为本发明的运行原理流程图。
本发明可实现通过根据飞行器与起飞点的位置和环境亮度信息来调节LED航灯的亮度。当飞行器位置距离起飞点较近时，将LED航灯控制在较低的亮度。当距离较远时，将LED航灯控制在较高的亮度，同时综合考虑环境亮度信息，给出较好的LED航灯输出值，从而解决了上述问题。

Claims (1)

1.一种飞行器智能航灯控制器进行航灯的控制方法，其特征在于按照以下步骤进行：
步骤1：开始阶段，获取位置高度信息并融合；
获取飞行器飞行过程中的高度信息和当前气压值，并将所述气压值换算成海拔高度信息；利用卡尔曼数据融合算法将所述高度信息和海拔高度信息进行融合；
步骤2：判断是否起飞，否，则回到第一步骤；是，则进行下一步；
步骤3：保存当前坐标为起飞点；
步骤4：读取当前位置坐标、高度和亮度信息；
步骤5：计算出从步骤4获取的位置高度信息和起飞点之间的距离；
步骤6：根据距离和亮度计算LED亮度并输出；
步骤7：判断是否降落，否，则跳至步骤4；是，则进行下一步；
步骤8：清除起飞点坐标，跳转至步骤1，进行下一次控制。
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