CN109753077A - 无人机飞行控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机飞行控制系统，包括遥控器本体以及设置在遥控器本体内的主控模块、定位模块、传感器单元、信号发射器、选频放大器、控制量转换模块、电机控制模块、视频录像模块、显示模块和电源模块；电源模块包括电压输入端、第一电阻、第一MOS管、第三电容、第一电容、第二MOS管、第一电阻、第二电阻、直流电源、第一二极管、第二电容、第三电阻、第一三极管、第四电阻、第二三极管、第二稳压管和电压输出端。实施本发明的无人机飞行控制系统，具有以下有益效果：电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

Description

无人机飞行控制系统

技术领域

本发明涉及无人机飞行控制领域，特别涉及一种无人机飞行控制系统。

背景技术

无人机能够适用于多种有人飞机不能执行的任务，目前使用广泛，无人机飞行控制器是无人机的核心部件，相当于无人机的大脑，控制着无人机的动作。现有一些无人机飞行控制通过GPS装置以及传感器装置的设置能够保证对无人机位置以及姿态的感应，进而保证无人机飞行的稳定性，并且能够及时反馈无人机运行过程中的动态情况；电机控制单元配合控制量转换装置的使用，能够使电机转速稳定，控制无人机稳定飞行，减少事故的发生，降低维修成本；选频放大器的设置能够保证发射的信号不受外部恶劣环境的影响，减少信号较弱的情况，从而提高操控的准确性。然而，传统无人机飞行控制系统的供电部分使用的元器件较多，电路结构复杂，硬件成本较高，不方便维护。另外，由于传统无人机飞行控制系统的供电部分缺少相应的电路保护功能，例如：缺少防止信号干扰的功能，造成电路的安全性和可靠性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高的无人机飞行控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种无人机飞行控制系统，包括遥控器本体以及设置在所述遥控器本体内的主控模块、定位模块、传感器单元、信号发射器、选频放大器、控制量转换模块、电机控制模块、视频录像模块、显示模块和电源模块，所述主控模块分别与所述定位模块、传感器单元、信号发射器、电机控制模块、视频录像模块和电源模块连接，所述选频放大器与所述信号发射器连接，所述控制量转换模块分别与所述传感器单元和电机控制模块连接，所述显示模块与所述视频录像模块连接；

所述电源模块包括电压输入端、第一电阻、第一MOS管、第三电容、第一电容、第二MOS管、第一电阻、第二电阻、直流电源、第一二极管、第二电容、第三电阻、第一三极管、第四电阻、第二三极管、第二稳压管和电压输出端，所述电压输入端通过所述第一电阻与所述第一MOS管的漏极连接，所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的栅极与所述第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端分别与所述第一电容的一端、第一二极管的阳极和第二MOS管的漏极连接，所述第一MOS管的栅极分别与所述第一电阻的一端和第二电阻的一端连接，所述第一电容的另一端、第二MOS管的源极和第二电阻的另一端均接地，所述第一三极管的基极与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端和第一三极管的发射极均接地，所述直流电源分别与所述第一电阻的另一端、第四电阻的一端和第二三极管的集电极连接，所述第一三极管的集电极分别与所述第一二极管的阴极、第四电阻的另一端、第二三极管的基极和第二稳压管的阴极连接，所述第二三极管的发射极与所述电压输出端的一端连接，所述第二稳压管的阳极和电压输出端的另一端均接地，所述第三电容的电容值为380pF。

在本发明所述的无人机飞行控制系统中，所述电源模块还包括第三二极管，所述第三二极管的阳极与所述直流电源连接，所述第三二极管的阴极与所述第二三极管的集电极连接，所述第三二极管的型号为S-352T。

在本发明所述的无人机飞行控制系统中，所述电源模块还包括第四电容，所述第四电容的一端与所述第四电阻的另一端连接，所述第四电容的另一端与所述第二三极管的基极连接，所述第四电容的电容值为430pF。

在本发明所述的无人机飞行控制系统中，所述电源模块还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第二三极管的发射极连接，所述第五电阻的另一端与所述电压输出端的一端连接，所述第五电阻的阻值为36kΩ。

在本发明所述的无人机飞行控制系统中，所述第一MOS管为N沟道MOS管，所述第二MOS管为P沟道MOS管。

在本发明所述的无人机飞行控制系统中，所述第一三极管和第二三极管均为NPN型三极管。

实施本发明的无人机飞行控制系统，具有以下有益效果：由于设有遥控器本体以及主控模块、定位模块、传感器单元、信号发射器、选频放大器、控制量转换模块、电机控制模块、视频录像模块、显示模块和电源模块；电源模块包括电压输入端、第一电阻、第一MOS管、第三电容、第一电容、第二MOS管、第一电阻、第二电阻、直流电源、第一二极管、第二电容、第三电阻、第一三极管、第四电阻、第二三极管、第二稳压管和电压输出端，该电源模块与传统无人机飞行控制系统的供电部分相比，其使用的元器件较少，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，第三电容用于防止第一MOS管与第二MOS管之间的干扰，因此电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明无人机飞行控制系统一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中电源模块的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明无人机飞行控制系统实施例中，该无人机飞行控制系统的结构示意图如图1所示。图1中，该无人机飞行控制系统包括遥控器本体(图中未示出)以及设置在遥控器本体内的主控模块1、定位模块2、传感器单元3、信号发射器4、选频放大器5、控制量转换模块6、电机控制模块7、视频录像模块8、显示模块9和电源模块10，主控模块1分别与定位模块2、传感器单元3、信号发射器4、电机控制模块7、视频录像模块8和电源模块10连接，选频放大器5与信号发射器4连接，控制量转换模块6分别与传感器单元3和电机控制模块7连接，显示模块9与视频录像模块8连接。

其中，传感器单元3由姿态传感器以及惯性测量模块构成，选频放大器5上连接有调制调解器。通过定位模块2(GPS定位模块或北斗定位模块)和传感器单元3能够反映出无人机的动态，在经过主控模块1对数据进行处理，将处理后的数据传输给控制量转换模块6，再通过电机控制模块7对无人机进行控制。

该无人机飞行控制系统稳定性较强，信号不会受到外部环境影响，控制准确。通过定位模块2以及传感器单元3的设置能够保证对无人机位置以及姿态的感应，进而保证无人机飞行的稳定性，并且能够及时反馈无人机运行过程中的动态情况；电机控制模块7配合控制量转换模块6的使用，能够使电机转速稳定，控制无人机稳定飞行，减少事故的发生，降低维修成本；选频放大器5的设置能够保证发射的信号不受外部恶劣环境的影响，减少信号较弱的情况，从而提高操控的准确性。

图2为本实施例中电源模块的电路原理图，图2中，该电源模块10包括电压输入端Vin、第一电阻R1、第一MOS管M1、第三电容C3、第一电容C1、第二MOS管M2、第一电阻R1、第二电阻R2、直流电源VCC、第一二极管D1、第二电容C2、第三电阻R3、第一三极管Q1、第四电阻R4、第二三极管Q2、第二稳压管D2和电压输出端Vo，电压输入端Vin通过第一电阻R1与第一MOS管M1的漏极连接，第一MOS管M1的源极接地，第一MOS管M1的栅极与第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端分别与第一电容C1的一端、第一二极管D1的阳极和第二MOS管M2的漏极连接，第一MOS管M1的栅极分别与第一电阻R1的一端和第二电阻R2的一端连接，第一电容C1的另一端、第二MOS管M2的源极和第二电阻R2的另一端均接地GND，第一三极管Q1的基极与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端和第一三极管Q1的发射极均接地GND，直流电源VCC分别与第一电阻R1的另一端、第四电阻R4的一端和第二三极管Q2的集电极连接，第一三极管Q1的集电极分别与第一二极管D1的阴极、第四电阻R4的另一端、第二三极管Q2的基极和第二稳压管D2的阴极连接，第二三极管Q2的发射极与电压输出端Vo的一端连接，第二稳压管D2的阳极和电压输出端Vo的另一端均接地GND。

该电源模块10与传统无人机飞行控制系统的供电部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，第三电容C3为耦合电容，用于防止第一MOS管M1与第二MOS管M2之间的干扰，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第三电容C3的电容值为380pF，当然，在实际应用中，第三电容C3的电容值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第三电容C3的电容值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

该电源模块10的工作原理如下：第一电阻R1、第一电容C1、第三电容C3和第一MOS管M1组成近似的恒流充电电路，给电压输出端Vo供电。当电压输出端Vo的电压达到芯片开启电压时主控模块1开始工作，直流电源VCC出现正常电压。第一电阻R1、第二电阻R2和第二MOS管M2组成关断电路，直流电源VCC正常电压输出后，第二MOS管M2导通，恒流充电电路关闭，保证正常工作时，此部分电路不存在损耗。第四电阻R4、第二三极管Q2和第二稳压管D2组成线性稳压电路，保证主控模块1稳定的供电。第二电容C2、第三电阻R3、第一三极管Q1和第一二极管D1组成过压保护电路，当输入过压时，第二电容C2一端的电压VP为高电平，第一三极管Q1导通，将恒流充电电路及线性稳压电路关闭，主控模块1无供电，整个电路不在工作，输入过压状态消失后，电路才能正常工作。

本实施例中，第一MOS管M1为N沟道MOS管，第二MOS管M2为P沟道MOS管。第一三极管Q1和第二三极管Q2均为NPN型三极管。当然，在实际应用中，第一MOS管M1也可以为P沟道MOS管，第二MOS管M2也可以为N沟道MOS管，第一三极管Q1和第二三极管Q2也可以均为PNP型三极管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该电源模块10还包括第三二极管D3，第三二极管D3的阳极与直流电源VCC连接，第三二极管D3的阴极与第二三极管Q2的集电极连接。第三二极管D3为限流二极管，用于对第二三极管Q2的集电极电流进行限流保护，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第三二极管D3的型号为S-352T，当然，在实际应用中，第三二极管D3也可以采用其他型号具有类似功能的二极管。

本实施例中，该电源模块10还包括第四电容C4，第四电容C4的一端与第四电阻R4的另一端连接，第四电容C4的另一端与第二三极管Q2的基极连接。第四电容C4为耦合电容，用于防止第一三极管Q1与第二三极管Q4之间的干扰，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第四电容C4的电容值为430pF，当然，在实际应用中，第四电容C4的电容值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第四电容C4的电容值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

本实施例中，该电源模块10还包括第五电阻R5，第五电阻R5的一端与第二三极管Q2的发射极连接，第五电阻R5的另一端与电压输出端Vo的一端连接。第五电阻R5为限流电阻，用于对第二三极管Q2的发射极电流进行限流保护，以进一步增强限流效果。值得一提的是，本实施例中，第五电阻R5的阻值为36kΩ，当然，在实际应用中，第五电阻R5的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第五电阻R5的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

总之，本实施例中，该电源模块10与传统无人机飞行控制系统的供电部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，该电源模块10中设有耦合电容，因此电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无人机飞行控制系统，其特征在于，包括遥控器本体以及设置在所述遥控器本体内的主控模块、定位模块、传感器单元、信号发射器、选频放大器、控制量转换模块、电机控制模块、视频录像模块、显示模块和电源模块，所述主控模块分别与所述定位模块、传感器单元、信号发射器、电机控制模块、视频录像模块和电源模块连接，所述选频放大器与所述信号发射器连接，所述控制量转换模块分别与所述传感器单元和电机控制模块连接，所述显示模块与所述视频录像模块连接；

所述电源模块包括电压输入端、第一电阻、第一MOS管、第三电容、第一电容、第二MOS管、第一电阻、第二电阻、直流电源、第一二极管、第二电容、第三电阻、第一三极管、第四电阻、第二三极管、第二稳压管和电压输出端，所述电压输入端通过所述第一电阻与所述第一MOS管的漏极连接，所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的栅极与所述第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端分别与所述第一电容的一端、第一二极管的阳极和第二MOS管的漏极连接，所述第一MOS管的栅极分别与所述第一电阻的一端和第二电阻的一端连接，所述第一电容的另一端、第二MOS管的源极和第二电阻的另一端均接地，所述第一三极管的基极与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端和第一三极管的发射极均接地，所述直流电源分别与所述第一电阻的另一端、第四电阻的一端和第二三极管的集电极连接，所述第一三极管的集电极分别与所述第一二极管的阴极、第四电阻的另一端、第二三极管的基极和第二稳压管的阴极连接，所述第二三极管的发射极与所述电压输出端的一端连接，所述第二稳压管的阳极和电压输出端的另一端均接地，所述第三电容的电容值为380pF。

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，所述电源模块还包括第三二极管，所述第三二极管的阳极与所述直流电源连接，所述第三二极管的阴极与所述第二三极管的集电极连接，所述第三二极管的型号为S-352T。

3.根据权利要求2所述的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述电源模块还包括第四电容，所述第四电容的一端与所述第四电阻的另一端连接，所述第四电容的另一端与所述第二三极管的基极连接，所述第四电容的电容值为430pF。

4.根据权利要求3所述的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述电源模块还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第二三极管的发射极连接，所述第五电阻的另一端与所述电压输出端的一端连接，所述第五电阻的阻值为36kΩ。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述第一MOS管为N沟道MOS管，所述第二MOS管为P沟道MOS管。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述第一三极管和第二三极管均为NPN型三极管。