CN108845587A - 无人机实时操控系统及无人机 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种无人机实时操控系统及无人机。该无人机实时操控系统包括数据采集单元用于采集无人机状态信息；主处理单元用于控制数据采集单元的开启，接收并发送无人机状态信息；飞控单元用于接收主处理单元发送的无人机状态信息，并对数据采集单元的工作状态进行控制。主处理单元的控制信号输出端与数据采集单元的控制端电性连接，数据采集单元的检测信号输出端与主处理单元的检测信号接收端电性连接，主处理单元的检测信号输出端与飞控单元的检测信号接收端通信连接，飞控单元的控制信号输出端通过主处理单元与数据采集单元的控制端通信连接。本申请解决了无人机操控系统不完善、操控精度低、导航误差大的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种无人机实时操控系统及 无人机。
背景技术
近几年，无人机市场发展迅猛，无人机技术已进入全面发展时期，无人机 在导航方面已日趋成熟，但是无人机的操控系统方面仍存在很多不成熟之处。 现有的无人机具有两种控制模式，一种是自主飞行模式，另一种是操控模式。 自主飞行模式的无人机可以根据导航装置(例如GPS(全球定位系统))进行 自主航行，但由于导航装置一般有定位的误差，以及设定的目的地位置也很难 做到精准无误，因此会影响无人机在实际情境下的应用；操控模式需要人工对 无人机的飞行状态进行操控，当无人机需飞行较长的距离时，需要很长的时间 进行操作，这会耗费操控者较大的精力和体力，而且当无人机远离操控者后， 操控者很难精准的获得无人机的位置，这也增加进一步操控的难度，例如控制 无人机平稳着陆等操作。
针对相关技术中无人机操控系统不完善、操控精度低、导航误差大的 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实时操控系统及无人机，以解决 无人机操控系统不完善、操控精度低、导航误差大的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，本申请提供了一种无人 机实时操控系统。
根据本申请的无人机实时操控系统，包括：数据采集单元用于采集无人 机状态信息；主处理单元用于控制所述数据采集单元的开启，接收并发送所述 无人机状态信息；飞控单元用于接收所述主处理单元发送的无人机状态信息， 并对所述数据采集单元的工作状态进行控制，所述主处理单元的控制信号输出 端与所述数据采集单元的控制端电性连接，所述数据采集单元的检测信号输出 端与所述主处理单元的检测信号接收端电性连接，所述主处理单元的检测信号 输出端与所述飞控单元的检测信号接收端通信连接，所述飞控单元的控制信号 输出端与所述主处理单元的控制信号接收端通信连接，所述主处理单元的控制 信号输出端与所述数据采集单元的控制端电性连接。
进一步的，所述无人机实时操控系统还包括：总线单元用于传输所述无 人机状态信息和控制信息；数据转换单元用于对所述无人机状态信息的数据形 式进行转换的，所述数据转换单元的数据接收端与所述主处理器的检测信号输 出端电性连接，所述数据转换单元的数据输出端通过所述总线单元与所述飞控 单元的检测信号接收端通信连接，所述飞控单元的控制信号输出端通过所述总 线单元与所述数据采集单元的控制端通信连接。
进一步的，所述总线单元包括CAN总线数据收发芯片和CAN总线接口， CAN总线数据收发芯片与CAN总线接口电性连接。
进一步的，所述数据采集单元包括：定位导航模块和超宽带定位模块用 于对无人机的地理位置坐标信息进行数据采集；光流定位模块用于对无人机在 近地飞行状态的水平移动速度和竖直高度进行数据采集；空速计模块用于对无 人机在高空飞行状态的飞行速度、航向以及飞行姿态进行数据采集；电子调速 器模块用于对无人机内电机的转速数据进行采集，并对所述电机的转速进行控 制。
进一步的，所述定位导航模块包括第一处理芯片、第一传感器组、串行 通讯芯片、第一总线装置和传输模式切换开关，所述第一传感器组的信号输出 端与所述第一处理芯片的信号接收端电性连接，将采集到的地理位置坐标信息 数据传输给所述第一处理芯片，所述第一处理芯片通过所述传输模式切换开关 分别与所述串行通讯芯片和所述第一总线装置电性连接，用于将所述地理位置 坐标信息数据通过所述串行通讯芯片或者所述第一总线装置传输到所述飞控 单元，通过所述传输模式切换开关用于在所述串行通讯芯片与所述第一总线装 置之间进行传输方式的切换，所述第一传感器组包括第一三轴加速度计、第一 陀螺仪、第一磁罗盘和第一气压计。
进一步的，所述光流定位模块包括第二处理芯片、第二总线装置和第二 传感器组，所述第二传感器组的信号输出端与所述第二处理芯片的信号接收端 电性连接，将采集到的近地飞行数据传输给所述第二处理芯片，所述第二处理 芯片的通信端与所述第二总线装置电性连接，将所述近地飞行数据通过所述第 二总线装置传输到所述飞控单元，所述第二传感器组包括光流传感器、激光雷 达测距计、第二三轴加速度计和第二陀螺仪。
进一步的，所述空速计模块包括第三处理芯片、第三总线装置和第三传 感器组，所述第三传感器组的信号输出端与所述第三处理芯片的信号接收端电 性连接，将采集到的高空飞行数据传输给所述第三处理芯片，所述第三处理芯 片的通信端与所述第三总线装置电性连接，将所述高空飞行数据通过所述第三 总线装置传输到所述飞控单元，所述第三传感器组包括第三三轴加速度计、第 三陀螺仪、第二磁罗盘和第二气压计。
进一步的，所述电子调速器模块包括第四处理芯片、第四总线装置、第 四传感器组和电机驱动装置，所述第四传感器组的信号输出端与所述第四处理 芯片的信号接收端电性连接，将采集到的电机的转速数据传输给所述第四处理 芯片，所述第四处理芯片的通信端与所述第四总线装置电性连接，将所述电机 的转速数据通过所述第四总线装置传输到所述飞控单元，所述第四处理芯片的 控制信号输出端与所述电机驱动装置的控制端电性连接，通过所述第四处理芯 片根据接收到的所述电机的转速数据对所述电机驱动装置的工作状态进行控 制，所述第四传感器组包括第四三轴加速度计、第四陀螺仪和霍尔效应传感器。
进一步的，所述超宽带定位模块包括第五处理芯片、第五总线装置、UWB 定位芯片和UWB定位基站，所述UWB定位芯片的信号输出端与所述第五处 理芯片的信号接收端电性连接，将采集到的地理位置坐标信息数据传输给所述 第五处理芯片，所述第五处理芯片的通信端通过所述第五总线装置与UWB基 站的通信端电性连接，将所述地理位置坐标信息数据通过所述第四总线装置和 所述UWB定位基站传输到所述飞控单元。
根据本申请的另一方面，还提供一种无人机，包括如前任意一项所述 无人机实时操控系统。
在本申请实施例中，对无人机进行数据采集的数据采集单元又包括定 位导航模块、超宽带定位模块、光流定位模块、空速计模块和电子调速器模块， 可对无人机在飞行状态下的多种数据进行单独采集，每个模块分别设置有单独 的处理芯片，对各模块采集的数据进行单独处理后再发送给主处理单元进行集 中存储和发送，降低主处理单元和飞控单元的运行压力，大大提高数据处理速 度和数据采集精度，从而实现了完善无人机操控系统的技术效果，进而解决 了无人机操控系统不完善、操控精度低、导航误差大的技术问题。
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是本发明无人机实时操控系统的主体框架结构图；
图2是本发明无人机实时操控系统中定位导航模块的结构框图；
图3是本发明无人机实时操控系统中光流定位模块的结构框图；
图4是本发明无人机实时操控系统中空速计模块的结构框图；
图5是本发明无人机实时操控系统中电子调速器模块的结构框图；
图6是本发明无人机实时操控系统中超宽带定位模块的结构框图。
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。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“电性连接”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， 或电性连接；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所示，本申请涉及一种无人机实时操控系统，该无人机实时操控系 统包括数据采集单元2、主处理单元1、飞控单元3、总线单元5和数据转换 单元4，数据采集单元2用于采集无人机状态信息；主处理单元1用于控制数 据采集单元2的开启，接收并发送无人机状态信息；飞控单元3用于接收主处 理单元1发送的无人机状态信息，并对数据采集单元2的工作状态进行控制， 总线单元5用于传输无人机状态信息和控制信息；数据转换单元4用于对无人 机状态信息的数据形式进行转换的。主处理单元1的控制信号输出端与数据采集单元2的控制端电性连接，数据采集单元2的检测信号输出端与主处理单元 1的检测信号接收端电性连接，主处理单元1的检测信号输出端与飞控单元3 的检测信号接收端通信连接，飞控单元3的控制信号输出端与主处理单元1 的控制信号接收端通信连接，主处理单元1的控制信号输出端与数据采集单元 2的控制端电性连接。数据转换单元4的数据接收端与主处理器1的检测信号 输出端电性连接，数据转换单元4的数据输出端通过总线单元5与飞控单元3 的检测信号接收端通信连接，飞控单元3的控制信号输出端通过总线单元5 与数据采集单元2的控制端通信连接。
总线单元5包括CAN总线数据收发芯片和CAN总线接口，CAN总线数 据收发芯片与CAN总线接口电性连接。
本发明的一些实施例中，主处理单元1为STM32处理器，采用ChibiOS实时操作系统，在该操控系统上装有多种传感器器件的驱动程序，因此主处理 单元1可轻易直接的获取每个传感器器件检测到的数据，此外在该操控系统上 还设置有预设处理程序，用于对多种传感器检测到的数据进行处理，得出更准 确的无人机定位所需的数据，同时可提供CAN总线数据收发芯片的驱动程序。
本发明的一些实施例中，数据转换单元4采用模数转换装置，将采集到的 模拟信号转换为飞控单元3可识别的数字信号。
本发明的一些实施例中，飞控单元3采用单片机控制器。
如图1所示，数据采集单元2包括：定位导航模块201、光流定位模块202、 空速计模块203、电子调速器模块204和超宽带定位模块205。定位导航模块 201采用gps、glonass或者beidou GNSS芯片采集无人机的地理位置坐标信息； 超宽带定位模块205采用UWB定位芯片采集无人机的地理位置坐标信息；光 流定位模块202采集无人机在近地飞行状态的水平移动速度和竖直高度信息； 空速计模块203采集无人机在高空飞行状态的飞行速度、航向以及飞行姿态信 息；电子调速器模块204采集无人机的电机的转速数据，并对电机的转速进行 控制。
如图2所示，定位导航模块201包括第一处理芯片2011、第一传感器组 2014、串行通讯芯片2012、第一总线装置2013和传输模式切换开关2015，第 一传感器组2014的信号输出端与第一处理芯片2011的信号接收端电性连接， 将采集到的地理位置坐标信息数据传输给第一处理芯片2011，第一处理芯片 2011通过传输模式切换开关2015分别与串行通讯芯片2012和第一总线装置 2013电性连接，用于将地理位置坐标信息数据通过串行通讯芯片2012或者第 一总线装置2013传输到飞控单元3，通过传输模式切换开关2015用于在串行通讯芯片2012与第一总线装置2013之间进行传输方式的切换。
本发明的一些实施例中，定位导航模块201还包括用于通过变换灯光颜色 和/或亮度，表示不同飞行状态的LED灯组，第一处理芯片2011的控制信号 输出端与LED灯组的控制端电性连接。
本发明的一些实施例中，第一处理芯片2011采用型号为stm32f3处理芯 片，stm32f3处理芯片具有固有运算能力强、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。
本发明的一些实施例中，第一传感器组2014包括第一三轴加速度计2016、 第一陀螺仪2017、第一磁罗盘2018和第一气压计2019。第一三轴加速度计 2016、第一陀螺仪2017和第一磁罗盘2018采用型号为icm20948运动跟踪芯 片，icm20948运动跟踪芯片包含了加速度计、陀螺仪和磁罗盘测量的功能， 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。第一气压计2019采用型号为MS5611气压计芯片，MS5611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。
本发明的一些实施例中，第一总线装置2013采用型号为TJA1051TK/3的 CAN总线收发芯片，TJA1051TK/3CAN总线收发芯片具有可靠性高，更适 用于无人机数据传输领域。
定位导航模块201的工作原理为：第一处理芯片2011分别接收第一三轴 加速度计2016、第一陀螺仪2017、第一磁罗盘2018和第一气压计2019的数 据，通过对第一三轴加速度计2016、第一陀螺仪2017和第一磁罗盘2018采 集的数据进行计算获得无人机当前的姿态和航向，通过第一气压计模块2019 检测得到的无人机的静态气压和动态气压的气压差，并根据静态气压和动态气 压的气压差的数据计算得出空速，同时可通过传输模式切换开关2015选择并 切换需要的数据传输方式，最后将采集到的数据传输给无人机飞控，进而达到 定位导航的功能。
如图3所示，光流定位模块202包括第二处理芯片2021、第二总线装置2022和第二传感器组2023，第二传感器组2023的信号输出端与第二处理芯片 2021的信号接收端电性连接，将采集到的近地飞行数据传输给第二处理芯片 2021，第二处理芯片2021的通信端与第二总线装置2022电性连接，将近地飞 行数据通过第二总线装置2022传输到飞控单元3。
本发明的一些实施例中，第二处理芯片2021采用型号为stm32f3主处理 芯片。
本发明的一些实施例中，第二总线装置2022采用型号为TJA1051TK/3的 CAN总线收发芯片，TJA1051TK/3CAN总线收发芯片具有较高的抗干扰能 力，且传输的稳定性和效率较高，因此在采用上述设计后，保证了第二处理芯 片2021和飞控单元3之间的数据传输受到较小的干扰，保证了飞控与数据处 理芯片之间的数据传输的准确性，从而提高了无人机定位的精度。
本发明的一些实施例中，第二传感器组2023包括光流传感器2024、激光 雷达测距计2025、第二三轴加速度计2026和第二陀螺仪2027，光流传感器 2024通过其动态捕捉摄像头来检测地表的移动，以此来测算出无人机飞行时 的横向移动速度；激光雷达测距计2025通过发射垂直于地面的激光，以此测 算出无人机与地面之间的距离；第二三轴加速度计2026用于检测无人机飞行 时的加速度；第二陀螺仪2027用于检测无人机的角速度，并根据所述加速度 数据和所述角速度数据估算出比较精确的无人机姿态角度。
本发明的一些实施例中，第二处理芯片2021先根据预设的处理程序根据 第二陀螺仪2027获得的角速度数据和无人机的飞行高度数据对光流传感器 2024检测的无人机横向移动速度进行修正补偿，得出较为精确的无人机横向 移动速度。
本发明的一些实施例中，光流传感器2024采用光流摄像头。
如图4所示，空速计模块203包括第三处理芯片2031、第三总线装置2032 和第三传感器组2033，第三传感器组2033的信号输出端与第三处理芯片2031 的信号接收端电性连接，将采集到的高空飞行数据传输给第三处理芯片2031， 第三处理芯片2031的通信端与第三总线装置2032电性连接，将高空飞行数据 通过第三总线装置2032传输到所述飞控单元3。
本发明的一些实施例中，第三处理芯片2031采用型号为stm32f3主处理 芯片。
本发明的一些实施例中，第三传感器组2033包括第三三轴加速度计2034、 第三陀螺仪2025、第二磁罗盘2036和第二气压计2037。第三三轴加速度计 2034、第三陀螺仪2025、第二磁罗盘2036采用型号为icm20948运动跟踪芯 片；icm20948运动跟踪芯片包含了加速度计、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。
本发明的一些实施例中，第三总线装置2032采用型号为TJA1051TK/3的 CAN总线收发芯片，具有可靠性高，更适用于无人机领域。
本发明的一些实施例中，第二气压计2037采用型号为MS5525气压计芯 片，MS5525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。
本发明的一些实施例中，空速计模块203还包括电源管理模块，电源管理 模块的供电端与第三处理芯片2031和第三传感器组2033的电源端电性连接。 电源管理模块采用型号为MIC5211电源管理芯片，MIC5211的电源管理芯片 具有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。
空速计模块203的工作原理为：第三处理芯片2031分别接收第三三轴加 速度计2034、第三陀螺仪2025、第二磁罗盘2036和第二气压计2037采集的 数据，通过对第三三轴加速度计2034、第三陀螺仪2025和第二磁罗盘2036 采集的数据计算获得无人机当前的姿态和航向，通过第二气压计2037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。最后将姿态、航向、空速数据通过第三总线装 置2032传输到无人机飞控，进而达到减少并分担飞控的处理量的目的。
如图5所示，电子调速器模块204包括第四处理芯片2041、第四总线装 置2042、第四传感器组2043和电机驱动装置2044，第四传感器组2043的信 号输出端与第四处理芯片2041的信号接收端电性连接，将采集到的电机的转 速数据传输给第四处理芯片2041，第四处理芯片2041的通信端与第四总线装 置2042电性连接，将电机的转速数据通过第四总线装置2042传输到飞控单元 3，第四处理芯片2041的控制信号输出端与电机驱动装置2044的控制端电性 连接，通过第四处理芯片2041根据接收到的电机的转速数据对电机驱动装置2044的工作状态进行控制。第四传感器组2043包括第四三轴加速度计2045、 第四陀螺仪2046和霍尔效应传感器2047。
本发明的一些实施例中，第四传感器组2043包括第四三轴加速度计2045、 第四陀螺仪2046和霍尔效应传感器2047。通过第四三轴加速度计2045和第 四陀螺仪2046对应采集到电子调速器的角度和角速度后，将该角度和角速度 传输给第四处理芯片2041，第四处理芯片2041根据该角度和角速度确定与电 机驱动装置2044对应的电机的震动幅度，并且当震动幅度超过制定幅度后， 确定该电机处于不正常的工作状态，并可以发出警报。通过霍尔效应传感器 2047用于采集与所述电机驱动装置2044对应的电机的磁场方向，霍尔效应传 感器2047在采集到电机的磁场方向后，将该磁场方向发送给第四处理芯片 2041，第四处理芯片2041根据该磁场方向确定电机的补偿电流，以使电机的 转速更加靠近目标转速。
需要注意的是，本申请中的电机可以使无刷直流电机，也可以是霍尔电机， 具体的电机种类在此不做具体限定。
本发明的一些实施例中，第四处理芯片2041为stm32f3主处理芯片。
本发明的一些实施例中，第四总线装置2042采用型号为TJA1051TK/3的 CAN总线收发芯片，具有可靠性高，更适用于无人机领域。
本发明的一些实施例中，电机驱动装置2044为三相栅极驱动器。
如图6所示，超宽带定位模块205包括第五处理芯片2051、第五总线装 置2052、UWB定位芯片2053和多个UWB定位基站2054，多个UWB定位 基站2054预设在无人机预定飞行线路上，UWB定位芯片2053的信号输出端 与所述第五处理芯片2051的信号接收端电性连接，将采集到的地理位置坐标 信息数据传输给第五处理芯片2051。第五处理芯片2051的通信端通过第五总 线装置2052与UWB基站2054的通信端电性连接，将地理位置坐标信息数据通过第四总线装置2042和UWB定位基站2054传输到飞控单元3。
本发明的一些实施例中，第五处理芯片2051为stm32f3主处理芯片。
本发明的一些实施例中，第五总线装置2052采用型号为TJA1051TK/3的 CAN总线收发芯片，具有可靠性高，更适用于无人机领域。
根据本发明实施例，还提供了一种包括上述无人机实时操控系统的无人 机，该无人机包括：如前述任意一项所述的无人机实时操控系统。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：对无人机进 行数据采集的数据采集单元2又包括定位导航模块201、超宽带定位模块 205、光流定位模块202、空速计模块203和电子调速器模块204，可对无人机 在飞行状态下的多种数据进行单独采集，每个模块分别设置有单独的处理芯 片，对各模块采集的数据进行单独处理后再发送给主处理单元进行集中存储和 发送，降低主处理单元和飞控单元的运行压力，大大提高数据处理速度和数据 采集精度，从而实现了完善无人机操控系统的技术效果。
其中，定位导航模块201内置stm32处理芯片，运行实时操作系统和一 套开放的架构，可以允许添加自定义的功能，并且支持软件更新。定位导航模 块201具有两种数据传输模式，can总线传输模式和普通串口+i2c传输模式， 通过开关可以自由切换。定位导航模块201内置一套完整的惯性导航单元，满 足用户更多元化的导航需求。通过LED状态灯可以通过不同的颜色亮度组合 发出更多的信号，表示更多的飞行状态意义。定位导航模块201内置一套气压 计用于气压和高度测算，满足某些用户因为飞控放置在密封的飞机内部，而需要外置的气压计的需求。
其中，超宽带定位模块205通过UWB定位基站2054对位于无人机上的 UWB定位芯片2053的定位信息进行采集，从而实时更新无人机的位置信息， 与定位导航模块201的位置信息实时同步，定位的精准度大大提高。
其中，光流定位模块202内置stm32处理芯片，运行实时操作系统和一套 开放的架构，可以允许添加自定义的功能，并且支持软件更新。光流定位模块 202采用can总线传输数据到无人机飞控，稳定可靠，高效率传输。光流定位 模块202采用的激光雷达测距计2025为手机芯片级别的超小型芯片，使模块 体积大大缩小，更适于无人机使用。
其中，空速计模块203内置stm32处理芯片，运行实时操作系统和一套开 放的架构，可以允许添加自定义的功能，并且支持软件更新空速计模块203 内置的惯性导航芯片具有加速度计和陀螺仪，可以精确测量无人机的姿态。
其中，电子调速模块204内置stm32处理芯片，运行实时操作系统和一套 开放的架构，可以允许添加自定义的功能，并且支持软件更新。电子调速模块 204采用can总线传输数据到无人机飞控，稳定可靠，高效率传输。电子调速 模块204内置霍尔传感器用于检测磁场，使该模块可以同时支持无刷直流电机 和霍尔电机。
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)
1.一种无人机实时操控系统，其特征在于，包括：
数据采集单元(2)，用于采集无人机状态信息；
主处理单元(1)，用于控制所述数据采集单元(2)的开启，接收并发送所述无人机状态信息；以及
飞控单元(3)，用于接收所述主处理单元(1)发送的无人机状态信息，并对所述数据采集单元(2)的工作状态进行控制，
所述主处理单元(1)的控制信号输出端与所述数据采集单元(2)的控制端电性连接，所述数据采集单元(2)的检测信号输出端与所述主处理单元(1)的检测信号接收端电性连接，所述主处理单元(1)的检测信号输出端与所述飞控单元(3)的检测信号接收端通信连接，所述飞控单元(3)的控制信号输出端与所述主处理单元(1)的控制信号接收端通信连接，所述主处理单元(1)的控制信号输出端与所述数据采集单元(2)的控制端电性连接。
2.根据权利要求1所述的无人机实时操控系统，其特征在于，所述无人机实时操控系统还包括：
总线单元(5)，用于传输所述无人机状态信息和控制信息；
数据转换单元(4)，用于对所述无人机状态信息的数据形式进行转换的，
所述数据转换单元(4)的数据接收端与所述主处理器(1)的检测信号输出端电性连接，所述数据转换单元(4)的数据输出端通过所述总线单元(5)与所述飞控单元(3)的检测信号接收端通信连接，所述飞控单元(3)的控制信号输出端通过所述总线单元(5)与所述数据采集单元(2)的控制端通信连接。
3.根据权利要求2所述的无人机实时操控系统，其特征在于，所述总线单元(5)包括CAN总线数据收发芯片和CAN总线接口，CAN总线数据收发芯片与CAN总线接口电性连接。
4.根据权利要求1所述的无人机实时操控系统，其特征在于，所述数据采集单元(2)包括：
定位导航模块(201)和超宽带定位模块(205)，用于对无人机的地理位置坐标信息进行数据采集；
光流定位模块(202)，用于对无人机在近地飞行状态的水平移动速度和竖直高度进行数据采集；
空速计模块(203)，用于对无人机在高空飞行状态的飞行速度、航向以及飞行姿态进行数据采集；
电子调速器模块(204)，用于对无人机内电机的转速数据进行采集，并对所述电机的转速进行控制。
5.根据权利要求3所述的无人机实时操控系统，其特征在于，所述定位导航模块(201)包括第一处理芯片(2011)、第一传感器组(2014)、串行通讯芯片(2012)、第一总线装置(2013)和传输模式切换开关(2015)，所述第一传感器组(2014)的信号输出端与所述第一处理芯片(2011)的信号接收端电性连接，将采集到的地理位置坐标信息数据传输给所述第一处理芯片(2011)，所述第一处理芯片(2011)通过所述传输模式切换开关(2015)分别与所述串行通讯芯片(2012)和所述第一总线装置(2013)电性连接，用于将所述地理位置坐标信息数据通过所述串行通讯芯片(2012)或者所述第一总线装置(2013)传输到所述飞控单元(3)，通过所述传输模式切换开关(2015)用于在所述串行通讯芯片(2012)与所述第一总线装置(2013)之间进行传输方式的切换，所述第一传感器组(2014)包括第一三轴加速度计(2016)、第一陀螺仪(2017)、第一磁罗盘(2018)和第一气压计(2019)。
6.根据权利要求3所述的无人机实时操控系统，其特征在于，所述光流定位模块(202)包括第二处理芯片(2021)、第二总线装置(2022)和第二传感器组(2023)，所述第二传感器组(2023)的信号输出端与所述第二处理芯片(2021)的信号接收端电性连接，将采集到的近地飞行数据传输给所述第二处理芯片(2021)，所述第二处理芯片(2021)的通信端与所述第二总线装置(2022)电性连接，将所述近地飞行数据通过所述第二总线装置(2022)传输到所述飞控单元(3)，所述第二传感器组(2023)包括光流传感器(2024)、激光雷达测距计(2025)、第二三轴加速度计(2026)和第二陀螺仪(2027)。
7.根据权利要求3所述的无人机实时操控系统，其特征在于，所述空速计模块(203)包括第三处理芯片(2031)、第三总线装置(2032)和第三传感器组(2033)，所述第三传感器组(2033)的信号输出端与所述第三处理芯片(2031)的信号接收端电性连接，将采集到的高空飞行数据传输给所述第三处理芯片(2031)，所述第三处理芯片(2031)的通信端与所述第三总线装置(2032)电性连接，将所述高空飞行数据通过所述第三总线装置(2032)传输到所述飞控单元(3)，所述第三传感器组(2033)包括第三三轴加速度计(2034)、第三陀螺仪(2025)、第二磁罗盘(2036)和第二气压计(2037)。
8.根据权利要求3所述的无人机实时操控系统，其特征在于，所述电子调速器模块(204)包括第四处理芯片(2041)、第四总线装置(2042)、第四传感器组(2043)和电机驱动装置(2044)，所述第四传感器组(2043)的信号输出端与所述第四处理芯片(2041)的信号接收端电性连接，将采集到的电机的转速数据传输给所述第四处理芯片(2041)，所述第四处理芯片(2041)的通信端与所述第四总线装置(2042)电性连接，将所述电机的转速数据通过所述第四总线装置(2042)传输到所述飞控单元(3)，所述第四处理芯片(2041)的控制信号输出端与所述电机驱动装置(2044)的控制端电性连接，通过所述第四处理芯片(2041)根据接收到的所述电机的转速数据对所述电机驱动装置(2044)的工作状态进行控制，所述第四传感器组(2043)包括第四三轴加速度计(2045)、第四陀螺仪(2046)和霍尔效应传感器(2047)。
9.根据权利要求3所述的无人机实时操控系统，其特征在于，所述超宽带定位模块(205)包括第五处理芯片(2051)、第五总线装置(2052)、UWB定位芯片(2053)和UWB定位基站(2054)，所述UWB定位芯片(2053)的信号输出端与所述第五处理芯片(2051)的信号接收端电性连接，将采集到的地理位置坐标信息数据传输给所述第五处理芯片(2051)，所述第五处理芯片(2051)的通信端通过所述第五总线装置(2052)与UWB基站(2054)的通信端电性连接，将所述地理位置坐标信息数据通过所述第四总线装置(2042)和所述UWB定位基站(2054)传输到所述飞控单元(3)。
10.一种无人机，其特征在于，包括如权利要求1至8中任意一项所述无人机实时操控系统。
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