CN204489201U - 基于stm32的四旋翼飞行器飞行系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于STM32的四旋翼飞行器飞行系统，包括电源模块、传感模块、信息处理模块、STM32控制模块和执行驱动模块，所述电源模块分别与所述传感模块、信息处理模块、STM32控制模块和执行驱动模块相连接，所述传感模块与所述信息处理模块相连接，所述信息处理模块与所述STM32控制模块相连接，所述STM32控制模块与所述执行驱动模块相连接。本实用新型控制飞行器的飞行状态，实现飞行器的信息采集与传送，远程控制飞行器，实现了四旋翼飞行器可稳定的升起并降落，在空中有稳定的飞行状态，可以躲避飞行中的障碍物，并对障碍物进行分析。

Description

基于STM32的四旋翼飞行器飞行系统

技术领域

本实用新型涉及STM32的编程，飞行器的应用与控制，飞行器的远程操作和远红外线的采集信息与传输技术领域，特别是涉及一种基于STM32的四旋翼飞行器飞行系统。

背景技术

STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低的产品，相当于0.5mA/MHz。Cortex-M3是一个32位的核，在传统的单片机领域中，有一些不同于通用32位CPU应用的要求。

目前世界上存在的四轴飞行器基本上属于微小型无人飞行器，一般可以分为3类：遥控航模飞行器、小型四旋翼飞行器以及微型四旋翼飞行器，遥控航模四旋翼飞行器的代表是美国Draganflyer公司研制的Draganflyer III和香港银辉玩具制品有限公司研制的X-UFO。世界上对小型四旋翼飞行器的研究主要集中在三个方面；基于惯导的资助飞信控制、基于视觉的自主飞行控制盒自主飞行器系统方案。

随着相关研究的进一步深入，预计在不久的将来小型四旋翼飞行器技术会逐步走向成熟与使用，任务规划、飞行控制、无GPS导航、视觉和通信等子系统将进一步健全和完善使其具有自主起降和全天候抗干扰稳定飞行能力。未来的四旋翼飞行器将完全能够达到美国国防预研局对MAV基本技术指标的要求。随着低雷诺数空气动力学研究的深入，以及纳米和MEMS技术的发展，四旋翼MAV必然取得理论和工程上的突破。他将是一种有是个旋翼的可飞行传感器芯片，是一个集成多个子系统地高度复杂MEMS系统，不但能够在空中悬停和向任意方向机动飞行，还能飞临、绕过甚至穿过目标物体，此外，他还将拥有良好的隐身功能和信息传输能力。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于克服现有技术的不足，提供一种基于STM32的四旋翼飞行器飞行系统，控制四旋翼飞行器的飞行状态，实现飞行器的信息采集与传送，远程控制飞行器，而且还可以增加一些附加的功能，例如：GPS定位、航拍等功能。

为了实现上述目的，本实用新型提供的一种基于STM32的四旋翼飞行器飞行系统，包括电源模块、传感模块、信息处理模块、STM32控制模块和执行驱动模块，

所述电源模块分别与所述传感模块、信息处理模块、STM32控制模块和执行驱动模块相连接，所述传感模块与所述信息处理模块相连接，所述信息处理模块与所述STM32控制模块相连接，所述STM32控制模块与所述执行驱动模块相连接。

进一步的，所述电源模块在VCC端设有旁路电容，用于防止高频干扰。

进一步的，所述传感模块为红外线传感模块。

进一步的，所述信息处理模块包括AD转换电路，所述AD转换电路将模拟信号转换成数字信号。

进一步的，所述信息处理模块包括LED部分和按键部分，所述LED部分用于指示工作状态，所述按键部分用于配置系统。

进一步的，所述STM32控制模块包括信息采集控制、信息发送控制、信息返回控制和飞行控制。

进一步的，所述信息处理模块包括STM32微处理器、稳压电路模块和串口电平匹配模块。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1、信息采集和发送管理电子化，标准化，信息化，对区域的温湿度，土壤情况数据化，利于规划，保证区域的安全。

2、飞行器的特点在于它可以稳定的升起并降落，在空中有稳定的飞行状态，可以躲避飞行中的障碍物，并对障碍物进行分析。

3、可以用于野外勘测、灾难救援、军事侦察等方面。

4、可以用于拍摄、摄影、游戏、观赏等诸多的领域。

5、体积小，方便携带，低功耗，扩展性强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例的框架示意图。

上述附图标记：

1、电源模块；2、传感模块；3、信息处理模块；4、STM32控制模块；5、执行驱动模块。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型进一步说明，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例

如图1所示，本实用新型提供的一种基于STM32的四旋翼飞行器飞行系统，包括电源模块1、传感模块2、信息处理模块3、STM32控制模块4和执行驱动模块5。

电源模块1分别与传感模块2、信息处理模块3、STM32控制模块4和执行驱动模块5相连接，电源模块1为传感模块2、信息处理模块3、STM32控制模块4和执行驱动模块5提供电源，电源模块1在VCC(电源)端设有旁路电容，用于防止高频干扰，电源模块1保证了整个飞行器的正常运行，使飞行器的飞行趋于平稳，让系统正常工作，缺少或者电源模块1损坏都会导致整个系统不能正常工作甚至不能工作。

传感模块2与信息处理模块3相连接。传感模块2用于飞行器的数据采集，传感模块1为红外线传感模块，通过红外线传感器采集信息，传感模块2输出模拟信号，并将输出的模拟信号传输给信息处理模块3。

信息处理模块3包括AD转换电路，AD转换电路将模拟信号转换成数字信号，信息处理模块3还包括STM32微处理器、稳压电路模块和串口电平匹配模块、LED部分和按键部分，LED部分用于指示工作状态，按键部分用于配置系统。

信息处理模块3与STM32控制模块4相连接。信息处理模块3作为整个系统的信息控制中心，将传感模块2采集的信息进行加工，把模拟信号转换成数字信号，传送到STM32控制模块4中，另外，信息处理模块3分析从STM32控制模块4传来的指令信息，把分析过的信息传给各个系统模块，让整个系统可以正常的工作。信息处理模块3对数据进行提取、分离和重组，形成新的数据帧，并将封装好的数据帧传回至STM32控制模块4。

信息处理模块3将转换的数字信号传输给STM32控制模块4，STM32控制模块4对飞行器所采集的数据、输入的指令以及飞行器遇到的飞行状况进行处理分析，做出判断并发出指令。STM32控制模块包括信息采集控制、信息发送控制、信息返回控制和飞行控制。

STM32控制模块4与执行驱动模块5相连接，执行驱动模块5执行STM32控制模块4发出的指令，并协调飞行器各模块的工作。

本实用新型的依据：控制航行姿态的依据就是航姿传感器输出的信号，航姿传感器至少包括倾角传感器和角速度传感器。倾角传感器可以利用三轴加速度传感器间接实现。既然是加速度传感器，那么它输出的信号表征的是当前三个轴向的加速度的值，如果飞行器在空间中保持静止，那么加速度值通过简单地换算就可以得到真实的倾角参数。但是飞行器在空间中是不可能时刻保持静止不动的。譬如在侧风的影响下，飞行器可能会向某一个方向偏离，即使飞行器保持水平，但三轴加速器传感器的输出仍会偏离中心值，造成控制核心的误判，为避免这种情况的出现，则需要引入三轴加速度传感器和超声测距仪，利用三个轴向上的加速度和Z轴方向上的加速度以及实时高度的变换率对X、Y轴方向上的加速度进行校正从而得出真实的倾角信息。传感器的输出信号经过模拟、放大和模拟滤波后送入AD转换电路转换为数字信号送入MCU(微控制单元)，MCU不仅限于Kalman滤波(卡尔曼滤波)等数字信号处理，再依据MCU中的整套航姿控制算法得出控制量，送入专司电机控制的MCU中对电机进行实时控制，同时要避免各传感器间的冲突乃至矛盾。

本实用新型提供的基于STM32的四旋翼飞行器飞行系统，其四旋翼飞行器的特点在于它可以稳定的升起并降落，在空中有稳定的飞行状态，可以躲避飞行中的障碍物，并对障碍物进行分析。四旋翼飞行器的这个特点可以用于野外勘测，灾难救援，军事侦察等方面，具有低功耗，体积小，便于携带，易于扩展的特点。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种基于STM32的四旋翼飞行器飞行系统，其特征在于：包括电源模块、传感模块、信息处理模块、STM32控制模块和执行驱动模块，

所述电源模块分别与所述传感模块、信息处理模块、STM32控制模块和执行驱动模块相连接，所述传感模块与所述信息处理模块相连接，所述信息处理模块与所述STM32控制模块相连接，所述STM32控制模块与所述执行驱动模块相连接。

2.根据权利要求1所述的基于STM32的四旋翼飞行器飞行系统，其特征在于，所述电源模块在VCC端设有旁路电容，用于防止高频干扰。

3.根据权利要求1所述的基于STM32的四旋翼飞行器飞行系统，其特征在于，所述传感模块为红外线传感模块。

4.根据权利要求1所述的基于STM32的四旋翼飞行器飞行系统，其特征在于，所述信息处理模块包括AD转换电路，所述AD转换电路将模拟信号转换成数字信号。

5.根据权利要求1所述的基于STM32的四旋翼飞行器飞行系统，其特征在于，所述信息处理模块包括LED部分和按键部分，所述LED部分用于指示工作状态，所述按键部分用于配置系统。

6.根据权利要求1所述的基于STM32的四旋翼飞行器飞行系统，其特征在于，所述STM32控制模块包括信息采集控制、信息发送控制、信息返回控制和飞行控制。

7.根据权利要求1所述的基于STM32的四旋翼飞行器飞行系统，其特征在于，所述信息处理模块包括STM32微处理器、稳压电路模块和串口电平匹配模块。