CN206164192U - 无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型设计一种无人机，包括供电模块及GPS单元，所述供电模块用于为无人机供电，其中，所述GPS单元包括储能模块与GPS模块电连接，所述储能模块用于在供电模块断电时为GPS模块供电。本实用新型提供的无人机在GPS定位时定位时间短、定位速度快。

Description

无人机

技术领域

本实用新型涉及一种无人机，尤其涉及一种在无人机断电的情况下，GPS模块能够维持休眠功能的无人机。

背景技术

GPS接收机是用来接受处理GPS导航信息的一种用户设备，它不但具有一般无线电接收机设备的共同性质，而且还能够捕获、跟踪和处理导航卫星比较弱的信号。通过它能够接收GPS导航信号，并对信号进行处理，最终得出相对准确的定位信息。

GPS接收机从实际的仪器结构来分析，包括两个部分，分别是：天线单元和接收单元。接收单元是由信号波道、带通滤波器、低噪声放大器、GPS信号处理模块组成。GPS可以给无人机提供飞行的方向、高度、速度、距离等数据，这样无人机可以实现自动返航功能、航迹规划飞行、航点飞行模式，旋翼机还可以通过GPS进行定点悬停。

然而，目前无人机上使用的GPS普遍存在启动慢、搜星慢的问题，导致无人机定位慢，定位时间长，用户体验较差。

实用新型内容

由此可见，确有必要提供一种具有定位时间短、定位速度快的无人机。

本实用新型实施例提供一种无人机，包括供电模块及GPS单元，所述供电模块用于为无人机供电，其中，所述GPS单元包括储能模块及GPS模块，所述储能模块与GPS模块电连接，所述储能模块用于在供电模块断电时对GPS模块供电。

在其中一个实施例中，所述储能模块为电容器、一次电池、可充电电池中的一种。

在其中一个实施例中，所述储能模块为可充电锂电池。

在其中一个实施例中，所述GPS单元进一步包括充电电路与所述储能模块电连接，所述充电电路用于为所述储能模块充电。

在其中一个实施例中，所述供电模块进一步与所述充电电路电连接，用于为所述GPS模块供电以及通过所述充电电路为所述储能模块充电。

在其中一个实施例中，所述充电电路包括充电控制芯片及充电保护模块，所述供电模块通过所述充电控制芯片及充电保护模块对储能模块充电。

在其中一个实施例中，所述充电保护模块包括防反接二极管，所述防反接二极管用于防止储能模块在供电模块断电后的电流倒灌。

在其中一个实施例中，所述充电保护模块进一步包括限流电阻，所述限流电阻与所述防反接二极管串联。

在其中一个实施例中，所述GPS模块周围设置有禁布区，所述禁布区用于对所述GPS模块进行隔离。

在其中一个实施例中，所述禁布区的边缘与GPS模块的最小距离大于等于10毫米。

在其中一个实施例中，所述GPS模块包括天线单元及接收处理单元，所述接收处理单元覆盖有屏蔽罩，用于对接收处理单元进行电磁屏蔽；所述天线单元包括双模陶瓷天线，所述双模陶瓷天线的尺寸大于等于10mm×10mm，所述双模陶瓷天线的厚度大于等于10毫米。

本实用新型提供的无人机，通过在GPS模块上加入了可充电锂电池等储能模块，当无人机掉电后，储能模块还可以为GPS模块供电，GPS模块可以进行休眠模式并记录上一次的卫星数据，下一次无人机再次启动时GPS模块就可以实现热启动，减少了GPS模块重新启动后所需要的空间轨道解算的时间，从而减少定位时间。

另外，本实用新型通过优化GPS模块的设置位置、增设屏蔽罩以及采用双模陶瓷天线等方式，在相同的测试条件下，可以将搜星速度从几分钟降低到几十秒，并且提高了GPS模块CN值，从而增加了搜星数量。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的无人机中供电模块与GPS单元的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的充电电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的充电保护电路的电路示意图；

图4为本实用新型实施例提供的供电模块与GPS单元的电路示意图；

图5为本实用新型实施例提供的GPS模块在PCB基板中的布局示意图；

图6为本实用新型实施例提供的围绕GPS模块设置的禁布区的结构示意图。

主要元件符号说明

无人机	100
		供电模块	10
GPS单元	20
		滤波模块	30
PCB基板	40
		摄像头	50
电调模块	60
		外壳	70
储能模块	201
		放电电路	202
GPS模块	203
		充电电路	204
充电控制芯片	2041
		充电保护模块	2042
天线单元	2031
		接收处理单元	2032
禁布区	2034

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的无人机100，包括供电模块10及GPS单元20，所述供电模块10与所述GPS单元20电连接，用于向所述GPS单元20供电。

所述GPS单元20可包括储能模块201及GPS模块203，所述储能模块201与所述GPS模块203电连接，所述储能模块201用于在供电模块10断电时，对GPS模块203供电，以维持GPS模块203工作。

具体的，所述储能模块201可为电容器、一次电池或可充电电池等，可以根据需要进行选择，只要所述储能模块201能够为所述GPS模块203供电即可。所述电容器可为超级电容器，所述一次电池可为锌锰干电池，锂原电池等。当所述储能模块201为电容器或一次电池时，若供电模块10发生断电，则所述电容器或一次电池可继续为GPS模块203持续供电，以维持GPS模块203工作预定时间，所述时间的长短与所述电容器或一次电池的容量相关。优选的，所述储能模块201为可充电电池，输出电压为3V，从而能够循环充放电以利于多次使用，减少更换次数。所述可充电电池可为镍氢电池、锂电池、镉镍电池等，本实施例中，所述可充电电池为锂电池。在所述供电模块10断电时，所述储能模块201可与所述GPS模块203形成闭合电路，即所述储能模块201用于为GPS模块203供电。具体的，所述GPS单元20可包括放电电路202，在所述供电模块10断电时，所述储能模块201、放电电路202及GPS模块203形成独立的闭合电路，即所述储能模块201可仅用于通过放电电路202向所述GPS模块203供电，从而在储能模块201电量有限的情况下，能够最大限度的保证GPS模块203的工作持续时间。

另外，通过在GPS模块203中加入了可充电锂电池等储能模块201，当供电模块10掉电后，储能模块201还可以为GPS模块203供电。GPS模块203还可以进行休眠模式，并记录上一次的卫星数据，等下一次无人机再次启动时GPS模块203就可以实现热启动，减少GPS模块203空间轨道解算的时间，从而减少定位时间，提高了定位速度。

进一步，当所述储能模块201为可充电电池时，所述GPS单元20可进一步包括充电电路204，所述充电电路204与所述供电模块10及储能模块201电连接，用于为所述储能模块201充电。具体的，所述供电模块10通过所述充电电路204为所述储能模块201充电。请一并参阅图2，所述充电电路204可包括充电控制芯片2041及充电保护模块2042电连接。所述充电控制芯片2041用于控制供电模块10等为储能模块201模块，具体的，当所述充电控制芯片2041检测到所述储能模块201的容量低于预设阈值时，则控制供电模块10为所述储能模块201充电；当所述储能模块201的容量已充满或达到预设阈值时，则关闭充电电路204停止向所述储能模块201充电。

所述充电保护模块2042用于避免短路，防止储能模块201损坏，并且在充电过程中，根据储能模块201的不同，对充电电流进行限制，避免过大的电流对储能模块201造成损坏。请一并参阅图3，本实用新型实施例提供的充电保护模块2042包括依次串联的防反接二极管D1及限流电阻R1，所述防反接二极管D1的正极可与所述充电控制芯片2041电连接，作为充电电流输入端，以避免无人机100断电后，储能模块201会给无人机100中GPS模块203之外的其他组件倒灌电流，造成储能模块能量的消耗；所述限流电阻R1可串联于防反接二极管D1与储能模块201之间，用于限定充电电流。因此该充电保护模块2042用于避免储能模块201短路的同时，起到限定充电电流的作用。所述限流电阻R1的大小为10欧-10千欧，可以根据储能模块201的不同进行选择，以更好的保护储能模块201。

进一步，所述无人机100还包括滤波模块30，所述滤波模块30电连接于所述供电模块10与所述GPS单元20之间，所述滤波模块30用于对输入GPS单元20的电源进行滤波，尤其是对输入GPS模块203的电源进行滤波，以提高电源的稳定性，降低电源纹波。所述滤波模块30可以采用三个电容并联的方式，电容容值选择按照容值间相差100倍的规则来使用电容，例如可采用10uf、0.1uf、0.01uf三个电容并联的方式。本实施例中，优选的，所述滤波模块30包括三端子电容，所述三端子电容串联于供电模块10与GPS单元20之间，以对输入GPS单元20的电源进行滤波，降低电源纹波对GPS模块203的影响，以提高GPS模块203的搜星性能，增加搜星数量。同时，所述三端子电容能够减少布板面积，并能达到更好的效果。

请一并参阅图4，为本实用新型实施例提供的无人机100中具体的供电模块10与GPS单元20电气连接的示意图。所述供电模块10输出的电源经过三端子电容C1滤波后，用于给GPS模块203供电，并在储能模块201容量不足时，经过所述防反接二极管D1、限流电阻R1为所述储能模块201充电。当所述供电模块10断电时，所述储能模块201通过放电电路为GPS模块203供电。进一步，所述储能模块201可仅为所述GPS模块203供电，从而在所述储能模块201容量有限的情况下，能够延长所述GPS模块203的工作时间；进一步，当所述供电模块10恢复供电时，可再次切换至供电模块10为所述GPS模块203供电，并且同时为储能模块201充电，以备下次供电模块10断电时使用。

请一并参阅图5，所述供电模块10及所述GPS单元20可设置于PCB基板40上，所述PCB基板40可设置于外壳70中。进一步，所述PCB基板40还设置有摄像头50、电调模块60等。所述PCB基板40包括相对的第一表面及第二表面，所述摄像头50、供电模块10、及储能模块201可设置于所述第一表面，所述电调模块60可设置于所述第二表面。所述GPS单元20与所述摄像头50、电调模块50及供电模块10间隔设置。

所述GPS模块203包括天线单元2031及接收处理单元2032，所述天线单元2031用于接收GPS信号，所述接收处理单元2032用于对接收的GPS信号进行处理。所述天线单元2031可设置于所述PCB基板40的第一表面，并且所述天线单元2031的顶面无金属等屏蔽材质遮挡，或采用非金属材质进行保护，以提高天线单元2031的接收信号的性能。所述接收处理单元2032设置于所述PCB基板40的第二表面，进一步，所述接收处理单元2032设置有屏蔽罩2033，用于对接收处理单元2032进行电磁屏蔽，降低电磁信号对天线单元2031的干扰。优选的，所述屏蔽罩2033完全覆盖所述接收处理单元2032，即所述屏蔽罩2033与所述PCB基板40将所述接收处理单元2032完全包裹住，从而能够最大限度的减少电磁干扰。

可以理解，为达到更好的电磁屏蔽效果，除天线单元2031之外，其他元件也可设置屏蔽罩进行屏蔽，以避免电磁信号对天线单元2031造成干扰。

进一步，请一并参阅图6，围绕所述GPS单元20进一步设置有禁布区2034，所述禁布区2034用于隔离所述GPS单元20，具体的，所述禁布区2034用于隔离所述GPS模块203，以降低或避免其他元器件对GPS模块203产生的电磁干扰。所述摄像头50、电调模块50及供电模块10等其他元器件设置于所述禁布区2034之外，所述禁布区2034内尽量不设置元器件，以最大限度的减少其他元器件对GPS模块203产生的电磁干扰。所述禁布区2034的范围可以根据GPS模块203及PCB基板50的尺寸进行调整，优选的，所述禁布区2034的边缘与所述GPS模块203的最小距离大于等于10毫米，以保证GPS模块203与其他元器件之间的距离不小于10毫米，从而降低或避免其他元器件的电磁干扰。进一步，所述GPS模块203与摄像头、电机、风扇等器件的距离可大于20毫米的安全距离，以保证GPS模块203不受上述功率较大的元器件的影响，才能使GPS达到较为理想的效果。另外，所述禁布区2034的边缘与所述PCB基板50边缘之间的距离大于等于3毫米，以最大限度的减小PCB基板50上的元器件对GPS模块203产生干扰。

可以理解，由于所述储能模块201不会对GPS模块203产生干扰，因此所述储能模块201可设置于禁布区2034之内。类似的，其他不会产生电磁干扰的元器件等非干扰源可不受禁布区2034的限制。但是，高速IC、连接器、大电流器件如摄像头、电机、风扇等，则不可设置于禁布区2034之内。

进一步，所述储能模块201可设置于所述PCB基板50第一表面及第二表面中，元器件设置较少的表面，从而方便所述储能模块201的设置。另外，由于电池等储能模块201本身对温度比较敏感，如果温度过高或者长时间高温会导致储能模块损坏。因此放置在器件面较少的一侧，目的在于让储能模块201在贴装的时候在焊接炉里呆的时间短一些，避免电池受热损坏。

进一步，所述GPS模块203中天线单元2031可采用双模陶瓷天线，所述双模陶瓷天线可采用25mm×25mm×3mm的陶瓷天线，以增加接收灵敏度。进一步，可以理解，所述GPS模块203所采用的双模陶瓷天线不仅限于25mm×25mm×3mm，所述双模陶瓷天线尺寸可以从10mm×10mm到40mm×40mm，只要PCB基板50及外壳70形成的空间能放得下，天线尺寸越大接收灵敏度越高。所述双模陶瓷天线的厚度从1mm~10mm都可以选择，只是随着厚度的增加，体积和重量都会增加。

本实用新型提供的无人机，通过在GPS模块上加入了可充电锂电池等储能模块，当无人机掉电后，储能模块还可以为GPS模块供电，GPS模块可以进行休眠模式并记录上一次的卫星数据，等下一次无人机再次启动时GPS模块就可以实现热启动，减少GPS模块空间轨道解算的时间，从而减少定位时间。另外，本实用新型通过优化GPS模块的设置位置、采用三端子电容滤波、增设屏蔽罩以及采用双模陶瓷天线，在相同的测试条件下，可以将搜星速度从几分钟降低到几十秒，并且提高了GPS模块CN值，从而增加了搜星数量。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种无人机，包括供电模块及GPS单元，所述供电模块用于为无人机供电，其特征在于，所述GPS单元包括储能模块及GPS模块，所述储能模块与所述GPS模块电连接，所述储能模块用于在供电模块断电时对GPS模块供电。

2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述储能模块为电容器、一次电池、可充电电池中的一种。

3.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述储能模块为可充电锂电池。

4.根据权利要求1或3所述的无人机，其特征在于，所述GPS单元进一步包括充电电路，该充电电路与所述储能模块电连接，用于为所述储能模块充电。

5.根据权利要求4所述的无人机，其特征在于，所述供电模块进一步与所述充电电路电连接，用于为所述GPS模块供电以及通过所述充电电路为所述储能模块充电。

6.根据权利要求5所述的无人机，其特征在于，所述充电电路包括充电控制芯片及充电保护模块，所述供电模块通过所述充电控制芯片及充电保护模块对储能模块充电。

7.根据权利要求6所述的无人机，其特征在于，所述充电保护模块包括防反接二极管，所述防反接二极管用于防止储能模块在供电模块断电后的电流倒灌。

8.根据权利要求6所述的无人机，其特征在于，所述充电保护模块进一步包括限流电阻，所述限流电阻与所述防反接二极管串联。

9.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述GPS模块周围设置有禁布区，所述禁布区用于对所述GPS模块进行隔离，所述禁布区的边缘与GPS模块的最小距离大于等于10毫米。

10.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述GPS模块包括天线单元及接收处理单元，所述接收处理单元覆盖有屏蔽罩，用于对接收处理单元进行电磁屏蔽；所述天线单元包括双模陶瓷天线，所述双模陶瓷天线的尺寸大于等于10mm×10mm，所述双模陶瓷天线的厚度大于等于10毫米。