CN113720439B - 振动监测电路及飞行设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开一种振动监测电路及飞行设备，该振动监测电路设置在飞行设备中，振动监测电路包括惯性传感器、信号处理模块以及信号收发模块；惯性传感器，用于采集飞行设备的加速度信号和角速度信号，并将加速度信号和角速度信号传输至信号处理模块；信号处理模块，用于根据加速度信号和角速度信号确定飞行设备的位姿信号，并将位姿信号传输至信号收发模块；信号收发模块，用于对位姿信号进行差分处理得到位姿差分信号，并将位姿差分信号传输至机载数传设备，以使机载数传设备将位姿差分信号传输至地面接收站，并使地面接收站依据位姿差分信号对飞行设备的振动情况进行监测。采用上述电路能够简化飞行设备振动情况的监测过程。

Description

振动监测电路及飞行设备

技术领域

本申请涉及交通工具技术领域，具体涉及一种振动监测电路及飞行设备。

背景技术

飞行设备包括了飞行汽车、飞行器和小型飞机等交通工具，是交通工具领域中的重要组成部分，而飞行设备在飞行过程中的振动情况在很大程度上反映了飞行设备在飞行过程中的安全情况，因此，监测飞行设备振动情况对于分析飞行设备飞行安全情况具有重要意义。但由于飞行设备对载重量有严格限定，目前只能从飞行设备的外部对飞行设备的振动情况进行采集监测，导致监测结果的准确性较低。

发明内容

本申请实施例公开了一种振动监测电路及飞行设备，能够通过设置于飞行设备内部的振动监测电路对飞行设备的振动情况进行监测，提高了对飞行设备的振动情况的监测准确性。

本申请实施例第一方面公开一种振动监测电路，所述振动监测电路设置在飞行设备中，所述振动监测电路包括至少一个惯性传感器、信号处理模块以及信号收发模块，其中：

所述惯性传感器，与所述信号处理模块电连接，用于采集飞行设备的加速度信号和角速度信号，并将所述加速度信号和角速度信号传输至所述信号处理模块；

所述信号处理模块，与所述信号收发模块电连接，用于根据所述加速度信号和角速度信号确定所述飞行设备的位姿信号，并将所述位姿信号传输至所述信号收发模块；

所述信号收发模块，用于对所述位姿信号进行差分处理得到位姿差分信号，并将所述位姿差分信号传输至机载数传设备，以使所述机载数传设备将所述位姿差分信号传输至地面接收站，并使所述地面接收站依据所述位姿差分信号对所述飞行设备的振动情况进行监测。

作为一种可选的实施方式，在本实施例的第一方面中，所述信号处理模块至少包括滤波单元和处理器，所述滤波单元与所述处理器电连接，其中：

所述滤波单元用于对所述惯性传感器传输的所述加速度信号和角速度信号进行滤波处理，并向所述处理器输出滤波处理后的加速度信号和角速度信号；

所述处理器，用于根据所述滤波处理后的加速度信号和角速度信号确定所述飞行设备的位姿信号，并向所述信号收发模块输出所述位姿信号。

作为一种可选的实施方式，在本实施例的第一方面中，所述滤波单元包括有源低通滤波电路，其中：

所述有源低通滤波，用于滤除所述加速度信号和角速度信号中的高频噪声信号，并对滤除高频噪声信号后的加速度信号和角速度信号进行放大处理，再向所述处理器输出放大处理后的加速度信号和角速度信号。

作为一种可选的实施方式，在本实施例的第一方面中，所述信号处理模块还包括存储器，所述存储器与所述处理器电连接，其中：

所述处理器，还用于向所述存储器输出所述位姿信号；

所述存储器，用于接收并存储所述处理器输出的所述位姿信号。

作为一种可选的实施方式，在本实施例的第一方面中，所述信号收发模块包括至少两个信号收发单元，每一所述信号收发单元包括：

收发器，用于接收所述位姿信号，对所述位姿信号进行差分处理，得到位姿差分信号，并将所述位姿差分信号传输至机载数传设备；

其中，不同信号收发单元包括的收发器的类型不同。

作为一种可选的实施方式，在本实施例的第一方面中，每一所述信号收发单元还包括阻抗匹配单元和钳位单元，所述阻抗匹配单元与所述钳位单元电连接，其中：

所述阻抗匹配单元，用于匹配所述收发器与所述机载数传设备之间差分传输线的阻抗，以使所述位姿差分信号在传输至所述机载数传设备的过程中不发生信号反射；

所述钳位单元，用于将所述差分传输线之间的电压差值钳制在预设的电压阈值之下，其中，所述差分传输线为每一所述信号收发单元将所述位姿差分信号传输至所述机载数传设备之间的信号线。

作为一种可选的实施方式，在本实施例的第一方面中，所述信号收发单元还包括共模电感，所述共模电感与所述钳位单元电连接，其中：

所述共模电感，用于滤除所述差分传输线的共膜电磁干扰，对所述位姿差分信号的高频部分进行衰减处理。

作为一种可选的实施方式，在本实施例的第一方面中，所述振动监测电路还包括机载供电模块；

所述机载供电模块，分别与所述惯性传感器、信号处理模块以及信号收发模块电连接，用于分别对机载电源电压进行电压转换处理，得到所述惯性传感器、信号处理模块以及信号收发模块分别对应的启动电压，并向所述惯性传感器、信号处理模块以及信号收发模块输出对应的启动电压。

本申请实施例第二方面公开一种飞行设备，包括本申请实施例第一方面公开的任一所述的振动监测电路，以及包括机载数传设备以及飞行设备处理器，其中：

所述机载数传设备与所述振动监测电路电连接，用于接收所述位姿差分信号，并将所述位姿差分信号传输至地面接收站，以使所述地面接收站依据所述位姿差分信号对所述飞行设备振动情况进行检测；

所述飞行设备处理器与所述机载数传设备电连接，用于在所述机载数传设备接收到所述位姿差分信号时，控制所述机载数传设备将所述位姿差分信号传输至所述地面接收站。

本申请实施例第三方面公开一种飞行设备的振动监测方法，包括：

通过惯性传感器采集飞行设备的加速度信号和角速度信号；

根据所述加速度信号和角速度信号确定所述飞行设备的位姿信号；

通过信号收发模块对所述位姿信号进行差分处理得到位姿差分信号，并将所述位姿差分信号传输至机载数传设备，以通过所述机载数传设备将所述位姿差分信号传输至地面接收站，以使所述地面接收站依据所述位姿差分信号对所述飞行设备的振动情况进行监测。

与相关技术相比，本申请实施例具有以下有益效果：

本申请实施例公开了一种振动监测电路，该电路设置于飞行设备中，其包括的惯性传感器能够采集飞行设备的加速度和角速度，将加速度和角速度提供给信号处理模块，进而信号处理模块可以根据加速度和角速度确定飞行设备的位姿信号，并将位姿信号传输至信号收发模块进行差分处理，得到的位姿差分信息通过机载数传设备传输至地面接收站，以使地面接收站根据位姿差分信息对飞行设备的振动情况进行监测。可见，通过设置于飞行设备的振动监测电路可以获取飞行设备的位姿差分信息，并传输至地面接收站进行振动情况的监测，从而解决了现有的从飞行设备外部进行相关信号采集和监测导致监测准确性不高的问题，使得对飞行设备的振动情况的监测准确性得到提高，并且地面接收站对相关信号进行分析来对飞行设备振动情况进行监测时，无需设置静止不动的参考点，简化了飞行设备振动情况的监测过程。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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是一个实施例公开的一种振动监测电路的应用场景示意图；

图2是一个实施例公开的一种振动监测电路的结构示意图；

图3是一个实施例公开的一种振动监测电路的模块结构示意图；

图4是一个实施例中公开的机载供电模块的结构示意图；

图5是一个实施例公开的信号处理模块的模块结构示意图；

图6是一个实施例中公开的有源低通滤波电路的结构示意图；

图7是一个实施例公开的信号收发模块的模块结构示意图；

图8是一个实施例中公开的信号收发模块的结构示意图；

图9是本申请实施例公开的一种飞行设备的结构示意图；

图10是本申请实施例公开的一种飞行设备的振动监测方法的流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，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、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本申请实施例公开了一种振动监测电路，能够通过设置于飞行设备内部的振动监测电路对飞行设备的振动情况进行监测，提高了对飞行设备的振动情况的监测的准确性。

下面将结合具体实施例对本申请技术方案进行详细说明。

请参阅图1，图1是一个实施例公开的一种振动监测电路的应用场景示意图。如图1所示，可包括飞行设备10和地面接收站20，飞行设备内部设置有振动监测电路。飞行设备10可在地面接收站20的信号可传输范围内进行飞行，也就是飞行设备10在地面接收站20的信号可传输范围内飞行时，设置于飞行设备10内部的振动监测电路，在采集到飞行设备10的加速度信号和角速度信号并依据采集的加速度信号和角速度信号确定飞行设备10的位姿信号后，将位姿信号传输到地面接收站20，使得地面接收站20能够依据飞行设备10的位姿信号来监测飞行设备10的振动情况。

请参阅图2，图2是一个实施例公开的一种振动监测电路的结构示意图。该振动监测电路设置在飞行设备中，该振动监测电路包括至少一个惯性传感器110、信号处理模块120以及信号收发模块130，其中：

惯性传感器110可以与信号处理模块120电连接，惯性传感器110用于采集飞行设备的加速度信号和角速度信号，并将加速度信号和角速度信号传输至信号处理模块120；

信号处理模块120可以与信号收发模块130电连接，信号处理模块120用于根据加速度信号和角速度信号确定飞行设备的位姿信号，并将位姿信号传输至信号收发模块130；

信号收发模块130，用于对位姿信号进行差分处理得到位姿差分信号，并将位姿差分信号传输至机载数传设备，以使机载数传设备将位姿差分信号传输至地面接收站，并使地面接收站依据位姿差分信号对飞行设备的振动情况进行监测。

在一些实施例中，飞行设备可以包括设置有该振动监测电路的无人机、飞行汽车或飞行器等任意一种。惯性传感器110(Inertial Measurement Unit，IMU)中包含加速度传感器和陀螺仪，其中，加速度传感器用于测量飞行设备的加速度，加速度包括由飞行设备运动引起的加速度分量和由重力引起的加速度分量。陀螺仪用于测量角速度。惯性传感器110可贴装于飞行设备内部，且惯性传感器110的数量可依据惯性传感器110贴装于飞行设备内部的位置，或者振动情况监测过程对于加速度信号和角速度信号的需求来确定。例如，若一个惯性传感器110贴装于飞行设备内部偏左的位置，那么对应的，应当再将另一个惯性传感器110贴装于飞行设备内部偏右的位置，此时，所需要的惯性传感器110的数量为2；或者地面接收站对飞行设备的振动情况监测需要依据至少4个加速度信号以及角速度信号，那么则需要在飞行设备内部贴装至少4个惯性传感器110。

在本申请实施例中，惯性传感器110所连接的电源可以为飞行设备的系统的电源电压模块或者外接电源模块。

在本申请实施例中，信号处理模块120根据飞行设备的加速度信号和角速度信号确定飞行设备的位姿信号，其中，位姿信号为用于描述飞行设备在空间中的位置和姿态的信号。

信号处理模块120在确定位姿信号后将位姿信号传输至信号手模块130中。信号收发模块130则需要对位姿信号进行差分处理以得到位姿差分信息，其中，差分处理是将信号转换成能够采用两根差分传输线来进行传输的方式，位姿差分信号是指采用两根差分传输线之间的电平差来表示位姿的信号形式。信号收发模块130通过至少两根差分传输线将位姿差分信号传输至机载数传设备，机载数传设备是指设置在飞行设备上的数据传输设备，这是由于飞行设备本身就需要与地面或者其他飞行设备进行信号传输，直接采用机载数传设备而非在振动监测电路中增设信号传输设备，能够降低飞行设备的重量。

对于机载数传设备，机载数传设备将接收到的位姿差分信号调制为脉冲信号，并将调制后的脉冲信号传输至地面接收站中。地面接收站则对接收到的脉冲信号进行解调，确定信号中包含的关于飞行设备位姿的数据，依据飞行设备的位姿变化情况来分析飞行设备是否发生振动，且判断振动是否异常，以此来实现对飞行设备振动情况的监测。

采用上述的振动监测电路，该电路设置于飞行设备中，其包括的惯性传感器能够采集飞行设备的加速度和角速度，将加速度和角速度提供给信号处理模块，进而信号处理模块可以根据加速度和角速度确定飞行设备的位姿信号，并将位姿信号传输至信号收发模块进行差分处理，得到的位姿差分信息通过机载数传设备传输至地面接收站，以使地面接收站根据位姿差分信息对飞行设备的振动情况进行监测。可见，通过设置于飞行设备的振动监测电路可以获取飞行设备的位姿差分信息，并传输至地面接收站进行振动情况的监测，从而解决了现有的从飞行设备外部进行相关信号采集和监测导致监测准确性不高的问题，使得对飞行设备的振动情况的监测准确性得到提高，并且地面接收站对相关信号进行分析来对飞行设备振动情况进行监测时，无需设置静止不动的参考点，简化了飞行设备振动情况的监测过程。

在一个实施例中，振动监测电路还包括机载供电模块140。请参阅图3，图3是一个实施例公开的一种振动监测电路的模块结构示意图。机载供电模块140，分别与惯性传感器110、信号处理模块120以及信号收发模块130电连接，用于分别对机载电源电压进行电压转换处理，得到惯性传感器110、信号处理模块120以及信号收发模块130分别对应的启动电压，并分别向惯性传感器110、信号处理模块120以及信号收发模块130输出对应的启动电压。

请参阅图4，在本申请实施例中，图4是一个实施例中公开的机载供电模块的结构示意图。振动监测电路中的机载供电模块140至少包括电压转换芯片410，其中，电压转换芯片可以采用直流-直流(Direct Current-Direct Current，DC-DC)转换芯片或者低压差线性稳压器(low dropout regulator，LDO)的芯片或者同时采用DC/DC转换芯片以及LDO的芯片等。

机载供电模块140还可包括滤波电路420，滤波电路420可由至少一个滤波电容组成。进一步地，机载电源电压模块可通过滤波电路420与图4中的电压转换芯片410的引脚2相连接，该电压转换芯片的引脚3、引脚4和引脚6接地端，机载电源电压模块输出的电压可先经过滤波电路420进行滤波，再由电压转换芯片410进行电压转换后，得到分别对应惯性传感器110、信号处理模块120以及信号收发模块130的启动电压，由电压转换芯片410引脚输出对应的启动电压到对应的惯性传感器110、信号处理模块120以及信号收发模块130中，以分别对各个器件及模块进行供电。其中，机载电源电压模块为飞行设备中的系统的电源电压模块，即飞行设备上系统的电源电压模块通过机载供电模块140对惯性传感器110、信号处理模块120以及信号收发模块130进行供电，而无需为振动监测电路配置独立于机载电源电压之外的额外的电源电压模块，能够简化振动监测电路的结构。

在一个实施例中，信号处理模块120至少包括滤波单元510和处理器520，请参阅图5，图5是一个实施例公开的信号处理模块的模块结构示意图。滤波单元510与处理器520电连接，其中：

滤波单元510，用于对惯性传感器110传输的加速度信号和角速度信号进行滤波处理，并向处理器520输出滤波处理后的加速度信号和角速度信号；

处理器520，用于根据滤波处理后的加速度信号和角速度信号确定飞行设备的位姿信号，并向信号收发模块130输出位姿信号。

在本申请实施例中，滤波单元510输入端可以与惯性传感器110的各输出引脚相连接，滤波单元510输出端可以与处理器520的输入端相连接。处理器520根据输入端接收到的滤波单元510输出的滤波后的加速度信号和角速度信号，来解算出飞行设备的位姿信号。例如，惯性传感器110中的陀螺仪可以测量飞行设备的角速度，处理器520可对得到的角速度进行中值积分处理，得到飞行设备的角度。陀螺仪测量得到的角速度是基于飞行设备坐标系的角速度，因此需要将该角速度转换为世界坐标系下的角速度；惯性传感器110中的加速度计则可以测量飞行设备的三轴加速度，处理器520依据惯性传感器110采集到的三轴加速度以及转换为世界坐标系下的角速度，来计算飞行设备的位姿信号。

处理器520可以包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、机载处理器或者是外部处理器，外部处理器为独立于机载系统以及振动监测电路的处理器。

请再参阅图5，在一些实施例中，信号处理模块120中还可以包含有数模转换单元530，用于将滤波单元510输出的模拟信号形式的加速度信号和角速度信号转换为数字信号形式，将数字信号形式的加速度信号和角速度信号传输至处理器520，处理器520再依据数字信号形式的加速度信号和角速度信号确定飞行设备的位姿信号。

在一个实施例中，滤波单元可包括有源低通滤波电路。请参阅图6，图6是一个实施例中公开的有源低通滤波电路的结构示意图，其中：

有源低通滤波电路，用于滤除加速度信号和角速度信号中的高频噪声信号，对滤除高频噪声信号后的加速度信号和角速度信号进行放大处理，并向处理器输出放大处理后的加速度信号和角速度信号。

在本申请实施例中，由于惯性传感器110采集飞行设备的加速度信号和角速度信号的过程中，会产生无用的高频噪声信号，因此采用有源低通滤波电路滤除采集的加速度信号和角速度信号中的高频噪声信号。在图6中的有源低通滤波电路中，包括低通滤波器510以及放大器520，其中，有源低通滤波电路中的UI端，也就是滤波器510一端可以与惯性传感器110的各个输出引脚相连接，另一端可以与放大器520的负向输入端1相连接，放大器520的正向输入端2接地端，放大器520的输出端3，也就是有源低通滤波电路中的UO端可以与处理器520的输入端口相连接，放大器的引脚4和引脚5对应地与电源电压以及地端相连接，其中，电源电压可以为机载供电模块140输出的对应于滤波单元320的启动电源。

请再参阅图5，在一个实施例中，信号处理模块120还包括存储器540，存储器540与处理器520电连接，其中：

处理器520，还用于向存储器540输出位姿信号；

存储器540，用于接收并存储处理器520输出的位姿信号。

在本申请实施例中，由于位姿信号最终会通过机载数传设备传输至地面接收站中，而机载系统或者振动监测电路中的处理器520在后续过程中可能需要使用或者查看位姿信号，因此，需要设置存储器540以备后续的使用或查看。因此，处理器520在将依据加速度信号和角速度信号确定的飞行设备的位姿信号传输至信号收发模块130时，还可以将该飞行设备的位姿信号传输至存储器540中，其中，存储器540可以为随机存取存储器或者FLASH存储器。

在一些实施例中，存储器540可设置密钥，在密钥验证成功后接收处理器520传输的位姿信号。在机载系统或者振动监测电路中的处理器520需要使用或查看存储器540中的位姿信号时，需要通过密钥验证步骤。能够增加存储器中存储的位姿信号的安全性。

在一个实施例中，信号收发模块130包括至少两个信号收发单元，请参阅图7，图7是一个实施例公开的信号收发模块的模块结构示意图，每一信号收发单元包括：

收发器710，用于接收位姿信号，对位姿信号进行差分处理，得到位姿差分信号，并将位姿差分信号传输至机载数传设备；

其中，不同信号收发单元包括的收发器710的类型不同。

在本申请实施例中，信号收发模块130可包含至少两个信号收发单元，各信号收发单元均用于接收处理器520传输过来的飞行设备的位姿信号，并对位姿该位姿信号进行差分处理，将得到的位姿差分信号传输至机载数传设备中，以使机载传输设备将位姿差分信号传输至地面接收站中，从而使得地面接收站依据位姿差分信号对飞行设备的振动情况进行监测。其中，收发器710将处理器520传输过来的二进制的飞行设备的位姿信号，转换为差分信号。

在一些实施例中，机载数传设备可包括数传电台，即飞行设备与地面接收站进行通信的工具。地面接收站一般包括终端设备、电台和遥控设备，终端设备中可安装有控制飞行设备的软件，通过航线规划工具规划飞行设备的线路，并设定飞行高度、飞行速度、飞行地点和飞行任务等任务数据。通过连接地面接收站的数传电台将任务数据传输至飞行设备的控制系统中，另外，地面接收站中的终端设备依据飞行设备通过数传电台传输的位姿差分信号，来对飞行设备的振动情况进行监测，具体是依据飞行设备的位姿差分信号判断飞行设备是否发生振动以及振动幅度，以此来分析飞行设备的振动情况正常或异常，实现对飞行设备振动情况的监测。

对于数传电台，由于数据信号是一种脉冲信号，而脉冲信号所占用的频谱十分丰富。如果脉冲信号像话音信号一样直接送去窄带超短波电台的发射机调制，那么由于电台发射机及接收机的带宽的限制，脉冲信号在传输过程中频谱会大量丢失，产生很大的失真、衰落，从而导致数据传输误码甚至完全失败。尤其是传输速率在1200bps以上时，这种直接调制的方式就完全不可取了。为了实现在无线信道上的可靠、高速的数据传输，就必须在常规的超短波调频电台内部植入一个调制解调器(MODEM)，发送数据时通过该MODEM的调制器把脉冲信号(即数据信号)转换成模拟信号，接收时则正好经历一个相反的过程，通过MODEM的解调器把接收到的模拟信号还原成脉冲信号。

在本申请实施例中，在信号收发模块130所包含的至少两个收发单元中，各收发单元均包含有收发器，不同类型的收发器的接线方式以及新出处理和传输效率均有所区别，由于不同收发单元为了保证其中一个收发单元故障时，位姿信号仍能通过另一收发单元进行差分处理并传输位姿差分信号，因此，各收发单元均不相同，并且，各收发单元中包含的收发器的类型也均不相同。这能够保证对处理器传输的位姿信号进行差分处理，并将得到的位姿差分信号传输至机载数传设备，有效避免了采用单一收发单元以及单一类型的收发器时收发单元或者收发器发生故障，导致信号传输失败的情况。

请参阅图8，图8是一个实施例中公开的信号收发模块的结构示意图。信号收发模块130可包含两个收发单元，其中，一个收发单元中包括RS422收发器810，另一个收发单元中包括高速CAN收发器320。其中，采用的RS422收发器810为全双工收发器，采用TTL差动电平表示逻辑，包含至少4根通信线，能够实现短距离高速率通信以及低速率远距离通信，便于应用在飞行设备尤其是飞行汽车中。采用的高速CAN收发器820，能够提供控制器区域网络(CAN)协议控制器和物理双线CAN总线之间的接口，使得构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且十分容易构成冗余结构，可提高系统的可靠性和系统的灵活性。

请再次参阅图7，在一个实施例中，每一信号收发单元还包括阻抗匹配单元720和钳位单元730，阻抗匹配单元720与钳位单元730电连接，其中：

阻抗匹配单元720，用于匹配收发器710与机载数传设备之间差分传输线的阻抗，以使位姿差分信号在传输至机载数传设备的过程中不发生信号反射；

钳位单元730，用于将差分传输线之间的电压差值钳制在电压阈值之下，其中，差分传输线为所述每一信号收发单元将位姿差分信号传输至机载数传设备之间的信号线。

请再次参阅图8，在本申请实施例中，在收发器710输出引脚所连接的通信线中，例如高速CAN收发器820的两个输出引脚所连接的两条总线中，若阻抗不匹配或者不连续，则信号收发单元输出的位姿差分信号会产生信号反射，进而对所要传输的位姿差分信息产生干扰，因此，在每一个信号收发单元中还可以包括阻抗匹配单元720，各阻抗匹配单元720中均包含若干电阻和电容，来匹配收发器710与机载数传设备之间的差分传输线的阻抗，而信号收发单元中采用不同类型的收发器710，其对应的阻抗匹配单元720的结构均有所不同。

例如，请再次参阅图8，采用高速CAN收发器820时，高速CAN收发器820与机载数传设备之间的差分传输线中的阻抗匹配单元840，具体为：高速CAN收发器820的输出引脚7，即CANH引脚，与电阻R1的一端相连接，电阻R1的另一端分别与电阻R3的一端、电容C2的一端以及机载数传设备相连接，而高速CAN收发器420的输出引脚6，即CANL引脚，与电阻R2的一端相连接，电阻R2的另一端分别与电阻R4的一端、电容C3的一端以及机载数传设备相连接。其中，电阻R3的另一端分别与电容C1的一端以及电阻R4的另一端相连接，电容C1的另一端接地，电容C2的另一端接地的同时还与电容C3的另一端相连接。电阻R3和电阻R4所在支路与电容C2和电容C3所在支路并联设置。

采用RSS422收发器810时，由于RS422收发器具有4个信号输出引脚，因此需要4根差分传输线来连接RS422收发器与机载传输设备。RS422收发器810与机载数传设备之间的差分传输线中阻抗匹配单元830，具体为：，RS422收发器810的输出引脚12，即A引脚，与电阻R5的一端相连接，电阻R5的另一端分别与电阻R7的一端、电阻R9的一端、电容C5的一端以及机载数传设备相连接，而RS422收发器810的输出引脚11，即B引脚，与电阻R6的一端相连接，电阻R6的另一端分别与电阻R8的一端、电阻R10的一端、电容C6的一端以及机载数传设备相连接。其中，电阻R8的另一端分别与电容C4的一端以及电阻R7的另一端相连接，电容C4的另一端接地，电容C6的另一端接地的同时还与电容C5的另一端以及电阻R10的另一端相连接。电阻R8和电阻R7所在支路与电容C5和电容C6所在支路并联设置。

RS422收发器810的输出引脚10，即Z引脚，与电阻R11的一端相连接，电阻R11的另一端分别与电阻R13的一端、电阻R16的一端、电容C8的一端以及机载数传设备相连接，而RS422收发器810的输出引脚9，即Y引脚，与电阻R12的一端相连接，电阻R12的另一端分别与电阻R14的一端、电阻R15的一端、电容C9的一端以及机载数传设备相连接。其中，电阻R13的另一端分别与电容C7的一端以及电阻R14的另一端相连接，电容C7的另一端接地，电容C8的另一端接地的同时还与电容C9的另一端以及电阻R16的另一端相连接。电阻R13和电阻R14所在支路与电容C8和电容C9所在支路并联设置。能够匹配阻抗，避免由于通信过程中的阻抗不连续以及阻抗不匹配产生的信号反射，有效地保证收发单元与机载数传设备通信过程中的信号质量。

在飞行设备中，存在着雷击或者其他强烈干扰的风险，这些干扰所带来的能量如果来不及泄放，会损坏收发单元中的收发器。因此，需要在收发单元与机载数传设备的通信连接中设置钳位单元730，来泄放或者说吸收雷击或者其他强烈干扰所带来的瞬间高电压。

在一些实施例中，钳位单元730可以为TVS管，采用TVS管能够将差分传输线的电压差值钳制在6.8V以下。例如，请再次参阅图8，当采用的收发器为高速CAN收发器820且与机载数传设备之间设置有阻抗匹配单元840时，对应的钳位单元860具体为：高速CAN收发器820的输出引脚7，即CANH引脚，与电阻R1的一端相连接，电阻R1的另一端还可以与TVS管D1的一端相连接，TVS管D1的另一端接地；而高速CAN收发器820的输出引脚6，即CANL引脚，与电阻R2的一端相连接，电阻R2的另一端还可以与TVS管D2的一端相连接，TVS管D2的另一端接地。

当采用的收发器为RS422收发器810且与机载数传设备之间设置有阻抗匹配单元830时，对应的钳位单元850具体为：RS422收发器810的输出引脚11，即B引脚，与电阻R6的一端相连接，电阻R6的另一端还可以与TVS管D3的一端以及TVS管D5的一端相连接，RS422收发器810的输出引脚12，即A引脚，与电阻R5的一端相连接，电阻R5的另一端还可以与TVS管D4的一端以及TVS管D5的另一端相连接，TVS管D3的另一端与TVS管D4的另一端相连接；而RS422收发器810的输出引脚10，即Z引脚，与电阻R11的一端相连接，电阻R11的另一端还可以与TVS管D6的一端以及TVS管D8的一端相连接，RS422收发器810的输出引脚9，即B引脚，与电阻R12的一端相连接，电阻R12的另一端还可以与TVS管D7的一端以及TVS管D8的另一端相连接，TVS管D6的另一端与TVS管D7的另一端相连接。能够实现对收发单元与机载数传设备之间的传输线的保护。

请再次参阅图7，在一个实施例中，信号收发单元还包括共模电感740，共模电感740与钳位单元730电连接，其中：

共模电感740，用于滤除差分传输线的共膜电磁干扰，对位姿差分信号的高频部分进行衰减处理。

在本申请实施例中，在位姿差分信号从信号收发单元传输至机载数传设备的过程中，由于辐射干扰或者接地电压不一样等原因可能导致差分传输线上产生共膜电磁干扰，此时可以在信号收发单元到机载数传设备之间的电路上串联上共模电感740，例如，请再次参阅图8，当收发单元采用高速CAN收发器820时，对应的共模电感880具体可以在输出引脚CANH和CANL所在的不同差分传输线上各自串联连接一个共模电感；当收发单元采用RS422收发器810时，对应的共模电感870具体可以在输出引脚A、B、Y和Z所在的不同差分传输线上各自串联连接一个共模电感使得共模干扰电流流经共模电感的线圈时，能够在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，进而滤除差分传输线上的共膜电磁干扰，衰减位姿差分信号的高频部分。并且由于差分传输线上的信号为差分信号形式，因此对差分信号的有用部分并未产生影响。

在一些实施例中，每一收发单元的各输出位姿差分信息的引脚，如高速CAN收发器820的CANH引脚和CANL引脚，或者RS422收发器810的A引脚、B引脚、Y引脚和Z引脚，可连接到航空接插件，通过航空接插件以及信号传输的线缆与机载数传设备(例如数传电台)相连接。

请参阅图9，图9是本申请实施例公开的一种飞行设备的结构示意图，该飞行设备至少可以包括至少一个惯性传感器110、信号处理模块120、信号收发模块130、机载数传设备140以及飞行设备处理器150，其中：

机载数传设备140与振动监测电路电连接，用于接收位姿差分信号，并将位姿差分信号传输至地面接收站，以使地面接收站依据位姿差分信号对飞行设备振动情况进行检测；

飞行设备处理器150与机载数传设备电连接，用于在机载数传设备接收到位姿差分信号时，控制机载数传设备将位姿差分信号传输至地面接收站。

需要说明的是，机载数传设备140电连接的振动监测电路，也就是至少包括至少一个惯性传感器110、信号处理模块120以及信号收发模块130的电路，机载数传设备140具体与振动监测电路中的信号收发模块130电连接。

请参阅图10，图10是本申请实施例公开的一种飞行设备的振动监测方法的流程图，该方法包括：

1010、通过惯性传感器采集飞行设备的加速度信号和角速度信号。

1020、根据加速度信号和角速度信号确定飞行设备的位姿信号。

1030、通过信号收发模块对位姿信号进行差分处理得到位姿差分信号，并将位姿差分信号传输至机载数传设备，以通过机载数传设备将位姿差分信号传输至地面接收站，以使地面接收站依据位姿差分信号对飞行设备振动情况进行监测。

在一些实施例中，通过信号收发模块对位姿信号进行差分处理得到位姿差分信号，并将位姿差分信号传输至机载数传设备，包括：

通过信号收发模块对位姿信号进行差分处理得到位姿差分信号；

将位姿差分信号同时传输至机载数传设备以及存储器中。

在本申请实施例中，通过将位姿差分信号传输到存储器中进行存储，便于飞行设备上的终端设备或者处理器对位姿差分信号的使用。

在一些实施例中，通过信号收发模块对位姿信号进行差分处理得到位姿差分信号，并将位姿差分信号传输至机载数传设备，包括：

采用至少两种类型的收发器，分别对位姿信号进行差分处理得到位姿差分信号；

分别通过所述至少两种类型的收发器将得到的位姿差分信号传输至机载数传设备。

在本申请实施例中，采用至少两种类型的收发器对位姿信号进行处理和传输，能够在其中一个收发器故障时，仍能实现位姿信号的处理和传输，保证了振动监测过程的安全性。

本申请实施例公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，该计算机程序使得计算机执行本申请实施例公开的任意一种飞行设备的振动监测方法。

本申请实施例公开一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，且该计算机程序可操作来使计算机执行本申请实施例公开的任意一种飞行设备的振动监测方法。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在本申请的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物单元，即可位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述集成的单元若以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可获取的存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或者部分，可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干请求用以使得一台计算机设备(可以为个人计算机、服务器或者网络设备等，具体可以是计算机设备中的处理器)执行本申请的各个实施例上述方法的部分或全部步骤。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-time Programmable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。

以上对本申请实施例公开的一种定位信息的更新方法、装置、无线耳机和存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种振动监测电路，其特征在于，所述振动监测电路设置在飞行设备中，所述振动监测电路包括至少一个惯性传感器、信号处理模块以及信号收发模块，其中：

所述惯性传感器，与所述信号处理模块电连接，用于采集飞行设备的加速度信号和角速度信号，并将所述加速度信号和角速度信号传输至所述信号处理模块；

所述信号处理模块，与所述信号收发模块电连接，用于根据所述加速度信号和角速度信号确定所述飞行设备的位姿信号，并将所述位姿信号传输至所述信号收发模块；

所述信号收发模块，用于对所述位姿信号进行差分处理得到位姿差分信号，并将所述位姿差分信号传输至机载数传设备，以使所述机载数传设备将所述位姿差分信号传输至地面接收站，并使所述地面接收站依据所述位姿差分信号对所述飞行设备的振动情况进行监测。

2.根据权利要求1所述的振动监测电路，其特征在于，所述信号处理模块至少包括滤波单元和处理器，所述滤波单元与所述处理器电连接，其中：

所述滤波单元用于对所述惯性传感器传输的所述加速度信号和角速度信号进行滤波处理，并向所述处理器输出滤波处理后的加速度信号和角速度信号；

所述处理器，用于根据所述滤波处理后的加速度信号和角速度信号确定所述飞行设备的位姿信号，并向所述信号收发模块输出所述位姿信号。

3.根据权利要求2所述的振动监测电路，其特征在于，所述滤波单元包括有源低通滤波电路，其中：

所述有源低通滤波电路，用于滤除所述加速度信号和角速度信号中的高频噪声信号，并对滤除高频噪声信号后的加速度信号和角速度信号进行放大处理，再向所述处理器输出放大处理后的加速度信号和角速度信号。

4.根据权利要求2所述的振动监测电路，其特征在于，所述信号处理模块还包括存储器，所述存储器与所述处理器电连接，其中：

所述处理器，还用于向所述存储器输出所述位姿信号；

所述存储器，用于接收并存储所述处理器输出的所述位姿信号。

5.根据权利要求1所述的振动监测电路，其特征在于，所述信号收发模块包括至少两个信号收发单元，每一所述信号收发单元包括：

收发器，用于接收所述位姿信号，对所述位姿信号进行差分处理，得到位姿差分信号，并将所述位姿差分信号传输至机载数传设备；

其中，不同信号收发单元包括的收发器的类型不同。

6.根据权利要求5所述的振动监测电路，其特征在于，每一所述信号收发单元还包括阻抗匹配单元和钳位单元，所述阻抗匹配单元与所述钳位单元电连接，其中：

所述阻抗匹配单元，用于匹配所述收发器与所述机载数传设备之间差分传输线的阻抗，以使所述位姿差分信号在传输至所述机载数传设备的过程中不发生信号反射；

所述钳位单元，用于将所述差分传输线之间的电压差值钳制在电压阈值之下，其中，所述差分传输线为每一所述信号收发单元将所述位姿差分信号传输至所述机载数传设备之间的信号线。

7.根据权利要求6所述的振动监测电路，其特征在于，所述信号收发单元还包括共模电感，所述共模电感与所述钳位单元电连接，其中：

所述共模电感，用于滤除所述差分传输线的共膜电磁干扰，对所述位姿差分信号的高频部分进行衰减处理。

8.根据权利要求1所述的振动监测电路，其特征在于，所述振动监测电路还包括机载供电模块；

所述机载供电模块，分别与所述惯性传感器、信号处理模块以及信号收发模块电连接，用于分别对机载电源电压进行电压转换处理，得到所述惯性传感器、信号处理模块以及信号收发模块分别对应的启动电压，并向所述惯性传感器、信号处理模块以及信号收发模块输出对应的启动电压。

9.一种飞行设备，其特征在于，包括如权利要求1至8任一所述的振动监测电路，以及包括机载数传设备以及飞行设备处理器，其中：

所述机载数传设备与所述振动监测电路电连接，用于接收所述位姿差分信号，并将所述位姿差分信号传输至地面接收站，以使所述地面接收站依据所述位姿差分信号对所述飞行设备振动情况进行检测；

所述飞行设备处理器与所述机载数传设备电连接，用于在所述机载数传设备接收到所述位姿差分信号时，控制所述机载数传设备将所述位姿差分信号传输至所述地面接收站。

10.一种飞行设备的振动监测方法，其特征在于，包括：

通过惯性传感器采集飞行设备的加速度信号和角速度信号；

根据所述加速度信号和角速度信号确定所述飞行设备的位姿信号；

通过信号收发模块对所述位姿信号进行差分处理得到位姿差分信号，并将所述位姿差分信号传输至机载数传设备，以通过所述机载数传设备将所述位姿差分信号传输至地面接收站，以使所述地面接收站依据所述位姿差分信号对所述飞行设备的振动情况进行监测。