CN108571964A - 无人机定位导航装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种无人机定位导航装置及其控制方法。包括：主处理模块、传感器单元、CAN总线收发模块和串行通讯模块、模式切换开关；所述主处理模块与所述传感器单元电连接；所述主处理模块与所述CAN总线收发模块和串行通讯模块通过所述模式切换开关电连接；所述主处理模块还包括定位单元，所述主处理模块与所述定位单元电连接；采用CAN总线收发模块和串行通讯模块、模式切换开关的方式，通过切换数据传输模式，达到了将传感器单元检测到的数据传送至无人机飞控的目的，从而实现了定位导航功能的多元化技术效果，进而解决了相关技术中定位导航功能单一的问题。

Description

无人机定位导航装置及其控制方法
技术领域
本申请涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种无人机定位导航装置及其控制方法。
背景技术
无人机是一种机载程序控制或由无线电波遥控的无人驾驶飞行器。无人机用途广泛，可用于空中摄影、快递运输、军事侦察等领域，具有使用方便、机动性能好等优点。
无人机的定位导航装置是无人机的核心部件，用于采集获取所述无人机的地理位置坐标信息、航向信息等其他信息并进行导航。现有的无人机定位导航功能单一、不能采集多元化的数据，并且现有技术中空速计由于硬件系统原因导致内置的操作系统和架构都是非开放式的，导致无法进行自定义功能的添加，且无法进行软件更新。
针对相关技术中存在的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种无人机定位导航装置及其控制方法，以解决相关技术中定位导航功能单一的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种无人机定位导航装置。
根据本申请的无人机定位导航装置包括：主处理模块、用于检测飞行参数数据的传感器单元、用于传输数据的CAN总线收发模块和串行通讯模块、用于切换数据传输模式的模式切换开关；所述主处理模块与所述传感器单元电连接，用于接收所述传感器单元检测得到的飞行参数数据；所述主处理模块与所述CAN总线收发模块和串行通讯模块通过所述模式切换开关电连接，并将所述飞行参数数据通过所述CAN总线收发模块或串行通讯模块传送至无人机的飞控；所述主处理模块还包括用于采集位置信息的定位单元，所述主处理模块与所述定位单元电连接。
进一步的，所述主处理模块还包括用于通过变换灯光颜色、亮度，表示不同飞行状态的LED灯组，所述主处理模块与所述LED灯组电连接。
进一步的，所述传感器单元包括：三轴加速度模块、陀螺仪和磁罗盘模块；所述三轴加速度模块、陀螺仪和磁罗盘模块分别与所述主处理模块电连接。
进一步的，所述传感器单元包括：用于检测气压的气压计模块；所述气压计模块与所述主处理模块电连接。
进一步的，所述主处理模块采用型号为stm32f3的主处理芯片。
进一步的，所述三轴加速度模块、陀螺仪和磁罗盘模块采用型号为 icm20948的运动跟踪芯片。
进一步的，所述气压计模块采用型号为MS5611的气压计芯片。
进一步的，所述CAN总线收发模块采用型号为TJA1051TK/3的CAN总线收发芯片。
进一步的，所述定位单元采用gps、glonass、beidou GNSS芯片中的任意一种或多种。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种无人机定位导航装置的控制方法。
根据本申请的控制方法包括：主处理模块接收传感器单元、定位单元检测得到的飞行参数数据；所述主处理模块将所述飞行参数数据根据预设的通讯模式转换为对应的协议数据；所述主处理模块将所述协议数据传送至无人机的飞控。
在本申请实施例中，采用用于传输数据的CAN总线收发模块和串行通讯模块、用于切换数据传输模式的模式切换开关的方式，通过切换数据传输模式，达到了将传感器单元检测到的数据传送至无人机飞控的目的，从而实现了定位导航功能的多元化技术效果，进而解决了相关技术中定位导航功能单一的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请一种实施例的装置模块结构连接示意图；
图2是根据本申请一种实施例的主处理模块电路图；
图3是根据本申请一种实施例的定位单元的电路图；
图4是根据本申请一种实施例的CAN总线收发模块的电路图；
图5是根据本申请一种实施例的串行通讯模块的电路图；
图6是根据本申请一种实施例的模式切换开关的电路图；
图7是根据本申请一种实施例的LED灯组的电路图；
图8是根据本申请一种实施例的气压计模块的电路图；
图9是根据本申请一种实施例的运动跟踪芯片的电路图；以及
图10是根据本申请一种实施例无人机空速计控制方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1、图2、图4、图5、图6所示，本申请提供了一种无人机定位导航装置，包括主处理模块4、用于检测飞行参数数据的传感器单元6、用于传输数据的CAN总线收发模块3和串行通讯模块2、用于切换数据传输模式的模式切换开关1；
所述主处理模块4与所述传感器单元6电连接，用于接收所述传感器单元 4检测得到的飞行参数数据；
所述主处理模块4与所述CAN总线收发模块3和串行通讯模块2通过所述模式切换开关1电连接，并将所述飞行参数数据通过所述CAN总线收发模块3或串行通讯模块2传送至无人机的飞控；
所述主处理模块4还包括用于采集位置信息的定位单元5，所述主处理模块4与所述定位单元5电连接。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：
在本申请实施例中，采用用于传输数据的CAN总线收发模块和串行通讯模块、用于切换数据传输模式的模式切换开关的方式，通过切换数据传输模式，达到了将传感器单元检测到的数据传送至无人机飞控的目的，从而实现了定位导航功能的多元化技术效果，进而解决了相关技术中定位导航功能单一的问题。
如图7所示，在一些实施例中，如前述的定位导航装置，所述主处理模块 4还包括用于通过变换灯光颜色、亮度，表示不同飞行状态的LED灯组7，所述主处理模块4与所述LED灯组7电连接。
如图9所示，在一些实施例中，如前述的定位导航装置，所述传感器单元 6包括：三轴加速度模块61、陀螺仪63和磁罗盘模块62；所述三轴加速度模块61、陀螺仪63和磁罗盘模块62分别与所述主处理模块4电连接。
在一些实施例中，如前述的定位导航装置，所述传感器单元6包括：用于检测气压的气压计模块64；所述气压计模块64与所述主处理模块4电连接。
如图2所示，在一些实施例中，如前述的定位导航装置，所述主处理模块1采用型号为stm32f3的主处理芯片，采用型号为stm32f3的主处理芯片，固有运算能力强、可靠性高、节能的优点，且使用该芯片能有效降低使用成本，进而降低整机成本，更利于市场推广使用。。
如图9所示，在一些实施例中，如前述的定位导航装置，所述三轴加速度模块61、陀螺仪63和磁罗盘模块62采用型号为icm20948的运动跟踪芯片， ICM20948包含了加速度计、陀螺仪和磁罗盘测量功能，具有体积小，功能多，测量精确的特点。通过该芯片可以计算获得姿态、航向数据。。
如图8所示，在一些实施例中，如前述的定位导航装置，所述气压计模块 64采用型号为MS5611的气压计芯片，型号为MS5611的气压计芯片是常用与无人机领域的气压芯片，用于采集静态气压和动态气压之间的气压差，具有测量精确的特点。
如图4所示，在一些实施例中，如前述的定位导航装置，所述CAN总线收发模块3采用型号为TJA1051TK/3的CAN总线收发芯片，采用型号为 TJA1051TK/3CAN总线收发芯片具有可靠性高，更适用于于工业领域。
如图3所示，在一些实施例中，如前述的定位导航装置，所述定位单元5 采用gps、glonass、beidou GNSS芯片中的任意一种或多种。
根据本发明实施例，还提供了一种无人机定位导航装置的控制方法方法，如图10所示，该方法包括如下的步骤S101至步骤S103：
步骤S101，主处理模块接收传感器单元、定位单元检测得到的飞行参数数据；
步骤S102，所述主处理模块将所述飞行参数数据根据预设的通讯模式转换为对应的协议数据；
步骤S103，所述主处理模块将所述协议数据传送至无人机的飞控。
本申请的工作原理为：
主处理模块4分别接收三轴加速度模块61、陀螺仪63、磁罗盘模块62 和气压计模块64的数据，通过对三轴加速度模块61、陀螺仪63和磁罗盘模块62采集的数据计算获得无人机当前的姿态和航向，通过气压计模块64检测得到的无人机的静态气压和动态气压的气压差，并根据所述静态气压和动态气压的气压差的数据计算得出空速，然后通过定位单元5检测得到地理位置信息，通过模式切换开关1选择并切换需要的数据传输方式，最后将地理位置、姿态、航向、空速等数据通过can总线收发模块3或串行通讯模块2的协议传输到无人机飞控。进而达到定位导航功能多元化的目的。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机定位导航装置，其特征在于，包括：主处理模块(4)、用于检测飞行参数数据的传感器单元(6)、用于传输数据的CAN总线收发模块(3)和串行通讯模块(2)、用于切换数据传输模式的模式切换开关(1)；
所述主处理模块(4)与所述传感器单元(6)电连接，用于接收所述传感器单元(4)检测得到的飞行参数数据；
所述主处理模块(4)与所述CAN总线收发模块(3)和串行通讯模块(2)通过所述模式切换开关(1)电连接，并将所述飞行参数数据通过所述CAN总线收发模块(3)或串行通讯模块(2)传送至无人机的飞控；
所述主处理模块(4)还包括用于采集位置信息的定位单元(5)，所述主处理模块(4)与所述定位单元(5)电连接。
2.根据权利要求1所述的无人机定位导航装置，其特征在于，所述主处理模块(4)还包括用于通过变换灯光颜色、亮度，表示不同飞行状态的LED灯组(7)，所述主处理模块(4)与所述LED灯组(7)电连接。
3.根据权利要求1所述的无人机定位导航装置，其特征在于，所述传感器单元(6)包括：三轴加速度模块(61)、陀螺仪(63)和磁罗盘模块(62)；所述三轴加速度模块(61)、陀螺仪(63)和磁罗盘模块(62)分别与所述主处理模块(4)电连接。
4.根据权利要求1所述的无人机定位导航装置，其特征在于，所述传感器单元(6)包括：用于检测气压的气压计模块(64)；所述气压计模块(64)与所述主处理模块(4)电连接。
5.根据权利要求1所述的无人机定位导航装置，其特征在于，所述主处理模块(1)采用型号为stm32f3的主处理芯片。
6.根据权利要求3所述的无人机定位导航装置，其特征在于，所述三轴加速度模块(61)、陀螺仪(63)和磁罗盘模块(62)采用型号为icm20948的运动跟踪芯片。
7.根据权利要求4所述的无人机定位导航装置，其特征在于，所述气压计模块(64)采用型号为MS5611的气压计芯片。
8.根据权利要求1所述的无人机定位导航装置，其特征在于，所述CAN总线收发模块(3)采用型号为TJA1051TK/3的CAN总线收发芯片。
9.根据权利要求1所述的无人机定位导航装置，其特征在于，所述定位单元(5)采用gps、glonass、beidou GNSS芯片中的任意一种或多种。
10.一种无人机定位导航装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
主处理模块接收传感器单元、定位单元检测得到的飞行参数数据；
所述主处理模块将所述飞行参数数据根据预设的通讯模式转换为对应的协议数据；
所述主处理模块将所述协议数据传送至无人机的飞控。
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