CN106094668B - 一种无人机机载设备管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人机机载设备管理系统，其包括主控制系统、无线传输子系统、至少一个总线接口子系统和飞控子系统，所述无线传输子系统、每一个总线接口子系统、飞控子系统分别与主控制系统连接，所述主控制系统通过飞控子系统和/或无线传输子系统与地面站通信，所述主控制系统用于接收总线接口子系统发送的设备数据信号并通过无线传输子系统或飞控子系统给地面站；所述主控制系统还用于通过无线传输子系统或飞控子系统接收地面站发送的指令信号。本发明不仅解决了现有技术中多种不同类型的机载设备的不兼容性，也实现了机载设备的即插即用功能，具有很好的安全性和稳定性。

Description

一种无人机机载设备管理系统
技术领域
本发明涉及设备监控控制领域，尤其涉及一种用于提高机载设备与无人机本体集成度和兼容性的设备管理系统。
背景技术
随着无人机技术的快速发展，其在各行业中的应用日益广泛。而无人机在不同行业中的应用是通过搭载不同的机载应用模块来实现。由于无人机本体和机载应用模块分别独立开发，二者集成度不高，协同工作的兼容性较差，实际使用时由于模块设备无法即插即用，常常需要很长的时间来进行起飞前的现场调试和设置，导致无人机在工作前部署的时间过长，使得稳定性较差。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种无人机机载设备管理系统，其能够解决现有技术中无人机机载设备由于设备的不同无法兼容的问题。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
本发明提供了一种无人机机载设备管理系统，包括主控制系统、无线传输子系统、至少一个总线接口子系统和飞控子系统，所述无线传输子系统、每一个总线接口子系统、飞控子系统分别与所述主控制系统连接；所述主控制系统通过飞控子系统和/或无线传输子系统与地面站通信；所述主控制系统用于接收总线接口子系统发送的设备数据信号并通过无线传输子系统或飞控子系统给地面站；所述主控制系统还用于通过无线传输子系统或飞控子系统接收地面站发送的指令信号。
优选地，所述主控制系统包括控制芯片和第一降压IC，所述控制芯片与第一降压IC电性连接；所述控制芯片通过无线飞控子系统和/或无线传输子系统与地面站通信；所述控制芯片包括多个总线接口，所述控制芯片还通过总线接口与对应的总线接口子系统连接。
优选地，所述控制芯片的型号为STM32F497VE。
优选地，所述飞控子系统包括飞控通信模块和电源板，所述飞控通信模块、控制芯片与电源板电性连接；所述控制芯片通过飞控通信模块与地面站通信。
优选地，所述无线传输子系统包括一天线，所述天线为433MHz天线，所述天线与控制芯片通过串口通信。
优选地，每一个总线接口子系统包括机载设备、第二降压IC、总线收发芯片和单片机，所述总线收发芯片、机载设备、第二降压IC分别与单片机电性连接，所述总线收发芯片与控制芯片通过对应的总线接口连接，所述单片机用于根据机载设备对应的通信协议将机载设备发送的数据进行封装并通过总线收发芯片发送给控制芯片；所述控制芯片还用于通过对应的总线接口向总线收发芯片发送控制指令，所述单片机还用于根据所述控制指令控制机载设备的工作状态。
优选地，所述单片机的型号为STM32F042K4。
优选地，所述机载设备是温度检测装置或抛投装置或毒气检测装置。
优选地，所述总线接口的数目与所述总线接口子系统的数目一致。
优选地，所述主控制系统还包括多个设备指示灯，每一个设备指示灯与所述控制芯片电性连接；所述设备指示灯的数目与所述总线接口子系统的数目一致。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明解决了现有技术中对于无人机机载设备之间由于不兼容性，不能够通信的问题，还实现了无人机机载设备的即插即用功能，不需要在飞机起飞前人工进行很长时间的现场调试和设置，具有很好的安全性、稳定性。
附图说明
图1为本发明提供一实施例的模块示意图之一；
图2为本发明提供一实施例的模块示意图之二。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1和2所示，本发明提供了一种无人机机载设备管理系统，其包括主控制系统、无线传输子系统、总线接口子系统和飞控子系统，其中所述无线传输子系统、总线接口子系统、飞控子系统分别与主控制系统连接，主控制系统通过飞控子系统与地面站进行通信，主控制系统还通过无线传输子系统与地面站进行通信。所述主控制系统用于接收总线接口子系统发送的设备数据，以及将所述设备数据通过无线传输系统或飞控子系统发送给地面站。所述主控制系统还通过无线传输系统或飞控子系统接收地面站发送的指令。
所述主控制系统包括控制芯片和第一降压IC，所述控制芯片有多个总线接口，所述第一降压IC与控制芯片电性连接。所述控制芯片的型号为STM32F407VE。所述第一降压IC给控制芯片提供电源，可根据不同需要调节电压，其可提供12V转5V、5V转3.3V的电源。
所述飞控子系统包括飞控通信模块和电源板，所述电源板与控制芯片电性连接，电源板用于为无人机机载管理系统提供电源，其提供的电源电压可达16.8V。所述飞控通信模块用于控制芯片与地面站之间的通信，也即是说飞控通信模块一则用于将控制芯片发送的指令通过网络发送给地面站，二则用于接收地面站的指令并转发给控制芯片。
所述无线传输子系统包括一天线，该天线为433MHz天线，其发射电压为12V、传输距离为300～500米，其支持专有通信协议，比如Mavlink协议，该协议可通过异步串行通信接口进行数据通信和收发传输，该通信协议定义了传输的数据格式和寻址方式，也即是规定了控制芯片与天线之间的通信方式。
所述控制芯片与地面站进行通信时，可通过飞控子系统的飞控通信模块，也可通过433MHz天线。正常情况下，控制芯片是通过飞控通信模块与地面站进行通信，当飞控通信模块断线后，控制芯片就采用433MHz天线与地面站进通信，这样可防止当其中一个通信链路断掉后，使得控制系统与地面站之间的通信中断的情况发生。
所述总线接口子系统有多个，每一个都包括一机载设备、第二降压IC、总线收发芯片和一单片机，所述总线收发芯片、机载设备、第二降压IC分别与单片机电性连接，所述总线收发芯片还通过对应的总线接口与控制芯片电性连接。所述单片机用于根据该机载设备对应的通信协议对机载设备发送的数据进行封装并通过总线收发芯片发送给控制芯片。所述单片机还用于向控制芯片发送一指令信号，该指令信号中包含预警指令信息以及其他指令信息。所述控制芯片还用于通过对应总线接口向对应总线收发芯片发送一控制指令，所述单片机还用于根据该控制指令控制机载设备的工作状态。所述第二降压IC用于给单片机、机载设备提供电源，该第二降压IC的电压可根据不同的需要进行调节。所述单片机的型号为STM32F042K4。所述机载设备可以是温度检测装置、抛投装置、毒气检测装置以及其他机载设备，每一个总线接口系统中的机载设备只有一种。
工作原理：每一个总线接口子系统中都有一个机载设备，单片机负责将机载设备发送的数据根据其对应的通信协议，比如数据格式、寻址方式等等，进行封装，然后通过总线收发芯片发送到控制芯片中，该控制芯片对机载设备发送的数据进行解析，也即是控制芯片可以实时获取到机载设备的工作状态。另外，对于单片机在发送机载设备的数据时，还可能会发送一指令信号，该指令信号也通过对应的通信协议进行封装，通过总线收发芯片发送到控制芯片，也即是控制芯片可根据该指令信号做出对应的反应。
比如，对于温度检测装置，当其检测到的温度未超过系统预设的阈值时，单片机将该温度检测装置检测的温度信息数据按照一定的格式进封包通过总线收发芯片发送给控制芯片。当温度检测装置检测到的温度值超过系统预设的阈值时，单片机除了发送温度值到控制芯片外，还同时会发送一指令信号，该指令信号也会按照同样的通信协议进行封包，其包括机载设备的预警指令信息。这样控制芯片不仅仅能够实时获取机载设备的工作状态，当出现故障时，控制芯片也能够根据该指令信号控制对应的应急措施装置工作。
另外，控制芯片还会通过总线接口向对应的总线收发芯片发送一控制指令，从而使得单片机接收该控制指令，单片机根据该控制指令控制对应的机载设备工作。
所述主控制系统还包括多个设备指示灯，每一个设备指示灯都与所述控制芯片电性连接。所述设备指示灯用于指示已经接入的机载设备的工作状态，与机载设备的数目是对应的，每一种机载设备都对应一个总线接口子系统，因此设备指示灯的数据也即是总线接口子系统的数目。由于控制芯片能够实时地获取每一个机载设备的工作状态，可通过该设备指示灯将机载设备的工作状态显示出来，便于工作人员的观察。在本实施例中可使用包括红灯、黄灯和绿灯三种指示。比如红灯常亮表示模块硬件错误，需更换，常灭表示硬件无故障，闪烁表示模块正在配置，禁止拔出；绿灯常亮表示电源已接入但模块未工作，常灭表示无电源接入，闪烁表示模块已按配置正常工作；黄灯常亮表示正在收发数据，常灭表示无数据收发。比如，控制芯片可通过对应的总线接口与对应的机载设备的总线收发芯片连接，当机载设备与控制芯片接入并工作时，说明机载设备正常工作，对应的设备指示灯绿色闪烁。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无人机机载设备管理系统，其特征在于，包括主控制系统、无线传输子系统、至少一个总线接口子系统和飞控子系统，所述无线传输子系统、每一个总线接口子系统、飞控子系统分别与所述主控制系统连接；所述主控制系统通过飞控子系统和/或无线传输子系统与地面站通信；所述主控制系统用于接收总线接口子系统发送的设备数据信号并通过无线传输子系统或飞控子系统给地面站；所述主控制系统还用于通过无线传输子系统或飞控子系统接收地面站发送的指令信号；
所述主控制系统包括控制芯片和第一降压IC，所述控制芯片与第一降压IC电性连接；所述控制芯片通过无线飞控子系统和/或无线传输子系统与地面站通信；所述控制芯片包括多个总线接口，所述控制芯片还通过总线接口与对应的总线接口子系统连接；
每一个总线接口子系统包括机载设备、第二降压IC、总线收发芯片和单片机，所述总线收发芯片、机载设备、第二降压IC分别与单片机电性连接，所述总线收发芯片与控制芯片通过对应的总线接口连接，所述单片机用于根据机载设备对应的通信协议将机载设备发送的数据进行封装并通过总线收发芯片发送给控制芯片；所述控制芯片还用于通过对应的总线接口向总线收发芯片发送控制指令，所述单片机还用于根据所述控制指令控制机载设备的工作状态；
所述控制芯片还用于通过总线收发芯片接收单片机发送的指令信号，并根据单片机发送的指令信号做出对应的反应。
2.如权利要求1所述无人机机载设备管理系统，其特征在于，所述控制芯片的型号为STM32F497VE。
3.如权利要求1所述无人机机载设备管理系统，其特征在于，所述飞控子系统包括飞控通信模块和电源板，所述飞控通信模块、控制芯片与电源板电性连接；所述控制芯片通过飞控通信模块与地面站通信。
4.如权利要求1所述无人机机载设备管理系统，其特征在于，所述无线传输子系统包括一天线，所述天线为433MHz天线，所述天线与控制芯片通过串口通信。
5.如权利要求1所述无人机机载设备管理系统，其特征在于，所述单片机的型号为STM32F042K4。
6.如权利要求1所述无人机机载设备管理系统，其特征在于，所述机载设备是温度检测装置或抛投装置或毒气检测装置。
7.如权利要求1所述无人机机载设备管理系统，其特征在于，所述总线接口的数目与所述总线接口子系统的数目一致。
8.如权利要求1所述无人机机载设备管理系统，其特征在于，所述主控制系统还包括多个设备指示灯，每一个设备指示灯与所述控制芯片电性连接；所述设备指示灯的数目与所述总线接口子系统的数目一致。
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