CN206541184U - 适用于无人机的监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了适用于无人机的监控装置，包括外壳和PCB板，所述PCB板上焊接主控模块、GPS定位模块、GPRS无线通信模块、电源模块、串口模块；所述GPS定位模块、GPRS无线通信模块电源模块、串口模块与外壳连接处分别设有对应接口；所述GPRS无线通信模块内部设有SIM卡槽，SIM卡槽插入SIM卡；所述GPS定位模块、GPRS无线通信模块、电源模块、串口模块分别与主控模块连接。本装置，能够扩展多种接口，应用领域广泛；电源模块逐步转换，确保电压能稳定在低压状态，电路层次较高，性能更稳定，通过了解外置GPRS天线和GPS天线，扩大了天线信号的接受能力，同时扩大了无人机通信范围。

Description

适用于无人机的监控装置

技术领域

本实用新型涉及无人机监控技术领域，特别涉及适用于无人机的监控装置。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”。无人机具有体积小、重量轻、费用低、操作灵活、安全性高的特点。近十几年来，无人机已被广泛应用于航拍摄影、电力巡检、环境监测、森林防火、灾情巡查、防恐救生、军事侦察、战场评估等领域，能够有效克服有人驾驶飞机进行空中作业的不足，降低购买与维护成本，提高运载工具的安全性。无人机控制技术研究是目前国内外研究机构关注的热点之一。然而，技术保障人员在无法对各无人机的运行状态进行实时监控，只能当无人机发生故障时，凭借经验给出处置措施，这样会大大降低处置成功的概率，造成无法弥补的经济损失，给飞行组织指挥带来诸多不便。因此，随着无人机多功能化的发展，现有无人机无法满足技术保障人员对无人机各子系统及状态信息的实时监控，迫切需要一种用于无人机监控技术，使得技术人员实时监控各个无人机运行状态。有效降低飞行安全风险。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决所述的技术缺陷之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种适用于无人机的监控装置，包括外壳和PCB板，所述PCB板上焊接主控模块、GPS定位模块、GPRS无线通信模块、电源模块、串口模块；所述GPS定位模块、GPRS无线通信模块、电源模块、串口模块与外壳连接处分别设有对应接口；所述GPS定位模块、GPRS无线通信模块、电源模块、串口模块分别与主控模块连接。

所述GPS定位模块包括GPS芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第一电感；所述GPS芯片的第一发送引脚连接第一电阻的一端，GPS芯片的第一接收引脚连接第二电阻的一端，第一电阻的另一端和第二电阻的另一端连接主控芯片的第三信号输入端和第三信号输出端；GPS芯片的第一电源引脚连接第三电阻的一端、第五电阻的一端、第一电容并联在第五电阻的两端，所述第三电阻的另一端连接第一三极管的发射极，第一三极管基极连接第二三极管的基极，第二三极管的发射极连接第五电阻的另一端。

优选的，所述GPRS无线通信模块进一步与串口模块连接。

优选的，所述主控模块通过接口电路连接JTAG模块。

优选的，所述GPS定位模块、GPRS无线通信模块、电源模块分别连接指示灯，所述指示灯设置在所述外壳外部。

优选的，所述GPRS无线通信模块通过对应接口连接GPRS天线。外置天线扩大了天线信号的接受能力，同时扩大了无人机通信范围。

优选的，所述GPS定位模块通过对应接口连接GPS天线。外置天线扩大了天线信号的接受能力，同时扩大了无人机通信范围。

优选的，所述主控模块的主控芯片采用型号为STM32F103VCT6的嵌入式芯片。STM32F103VCT6系列芯片采用哈佛总线结构，能够扩展多种接口，应用领域广泛。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

本发明相比于现有技术至少具有以下优点，

无人机的监控系统是通过将卫星通信网络模式与传统通信模式融合在一起，各个监控终端在工作的时候回传到监控中心的数据存储起来。根据回传的数据生成目录表格索引，以便方便查询设备工作时间状态。回传的数据要入数据库。通信宽带成本降低，并且使得使用范围提升。

无人机的监控方法可对单个无人机的显示、地图可以逐级放大，可显示当前轨迹信息。也可以根据时间显示历史轨迹信息。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型适用于无人机的监控装置的电路连接框图；

图2为本实用新型适用于无人机的监控装置的主控模块电路原理图；

图3为本实用新型适用于无人机的监控装置的GPRS无线通信模块电路原理图；

图4为本实用新型适用于无人机的监控装置的GPS定位模块电路原理图；

图5为本实用新型适用于无人机的监控装置的串口模块电路原理图；

图6为本实用新型适用于无人机的监控装置的电源模块的稳压电路电路原理图；

图7为本实用新型适用于无人机的监控装置的电源模块的低压差稳压电路电路原理图；

图8为本实用新型适用于无人机的监控装置的JTAG接口的电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型实施例的适用于无人机的监控装置，包括外壳和PCB板，PCB板上焊接主控模块1、GPS定位模块2、GPRS无线通信模块3、电源模块4、串口模块5；GPS定位模块2、GPRS无线通信模块3、电源模块4、串口模块5与外壳连接处分别设有对应接口；GPRS无线通信模块3内部设有SIM卡槽，SIM卡槽插入SIM卡；GPS定位模块2、GPRS无线通信模块3、电源模块4、串口模块5分别与主控模块1连接。串口模块5的接口设在外壳背面。面板使用4个螺钉与外壳固定。外壳两边焊有金属片，在金属片上开螺栓孔。

如图2所示，主控模块1的主控芯片采用型号为STM32F103VCT6的嵌入式芯片。如图8所示，主控模块1通过接口电路连接JTAG模块；通过JTAG模块下载程序，通过既定程序利用主控模块中的主控芯片实现既定功能。

如图3所示GPRS无线通信模块3与串口模块5连接，利用串口模块5进行频率设置，配置IP地址。GPRS无线通信模块3包括芯片U2、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、二极管D2、三极管Q1、三极管Q2、极性电容EC41；芯片U2采用型号为USR-GPRS232-7S2的GPRS芯片，芯片U2的WORK引脚连接电阻R24的一端，电阻R24的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，集电极连接二极管D2的阴极，二极管D2的阳极连接电阻R21的一端，电阻R21的另一端接VCC，芯片U2的信号输出端连接电阻R22的一端，芯片U2的信号输入端连接电阻R23的一端。

如图5所示，串口模块5包括串口芯片U3、电容31、电容32、电容33、电容34；串口芯片U3采用MAX3232CSA芯片；电阻R22和电阻R23的另一端通过开关选择键S1连接到串口芯片U3的第一信号输入端和第一信号输出端,同时连接主控芯片的第二信号输入端和第二信号输出端；电容C31的两端串联在芯片U3的第1管脚和第3管脚之间；电容C32的两端串联在芯片U3的第4管脚和第5管脚之间；GPRS无线通信模块3通过开关选择键S1与串口模块5相连接，用于无人机起飞之前通过串口给GPRS无线通信模块3配置接口，配置回传到监控中心的ip信息，配置终端编号信息。

图4为本实用新型适用于无人机的监控装置的GPS定位模块电路原理图,如图4所示，GPS定位模块2包括GPS芯片U4、第一电阻R41、第二电阻R42、第三电阻43、第四电阻44、第五电阻46、第一电容C42、第一电感L4；GPS芯片U4选用NEO-6M芯片，芯片U4的第一发送引脚连接第一电阻R41的一端，GPS芯片U4的第一接收引脚连接第二电阻R42的一端，第一电阻R41的另一端和第二电阻R42的另一端连接主控芯片的第三信号输入端和第三信号输出端；GPS芯片U4的第一电源引脚连接第三电阻R43的一端、第五电阻R46的一端、第一电容C42并联在第五电阻R46的两端，第三电阻R43的另一端连接第一三极管Q4的发射极，第一三极管Q4的基极连接第二三极管Q5的基极，第二三极管Q5的发射极连接第五电阻R46的另一端。

GPS定位模块2、GPRS无线通信模块3、电源模块4分别连接指示灯，指示灯设置在外壳外部。GPRS无线通信模块3通过对应接口连接GPRS天线。GPS定位模块2通过对应接口连接GPRS天线。通过外置天线扩大了无人机的通信范围，保证通信质量，同时有利于数据传输不丢失。

如图6-图7所示，图6为本实用新型电源模块的稳压电路电路原理图；输入信号VIN首先通过整流二极管D3整流，经过开关电源稳压芯片V1进行电压转化，开关电源稳压芯片V1的输出端连接低压差稳压器V2的输入端，低压差稳压器V2的输出端输出5V稳定电压，图7为本实用新型电源模块的低压差稳压电路电路原理图；低压差稳压器V2的输出端连接低压差线性稳压芯片U5，将5V输入电压转换成3.3V给GPS芯片U6供电。电源模块通过如图6所示的稳压电路和如图7所示的低压差稳压电路层层控制，确保电压能稳定在3.3V的低压状态，电路层次较高，性能更稳定。

本实用新型在在无人机起飞前，由地面监控中心对无人机监控装置进行配置，包括通过串口模块，给无人机上的主控模块写入无人机的基本信息并存储；通过串口模块给GPRS无线通信模块配置IP地址、进行频率设置；

无人机起飞后，GPS模块获取无人机的定位信息和姿态信息；按照GPS报文通讯技术，根据所述定位信息和姿态信息，生成GPS报文；GPS模块将所述GPS报文通过串口模块发送至主控模块，主控模块将内部存储的无人机的基本信息和GPS报文进行数据打包；主控模块将打包后的数据利用串口模块发送至GPRS无线数据模块。

GPRS无线数据模块接收到打包后的数据后将打包后的数据转换成射频信号，利用GPRS接入Internet网络，GPRS无线数据模块将打包后的数据发送至地面监控中心；地面监控中心将接收到的射频信号进行解析，得到无人机的基本信息和GPS报文，将该无人机的基本信息与预存的该无人机的基本信息进行比对，比对成功后将该无人机的基本信息，对应的GPS报文进行关联；地面监控中心根据所述GPS报文计算出该无人机的位置信息和飞行轨迹，并显示给用户，以供用户对该无人机的飞行状态进行监控。

本发明相比于现有技术至少具有以下优点：

无人机的监控系统是通过将卫星通信网络模式与传统通信模式融合在一起，各个监控终端在工作的时候回传到监控中心的数据存储起来。根据回传的数据生成目录表格索引，以便方便查询设备工作时间状态。回传的数据要入数据库。通信宽带成本降低，并且使得使用范围提升。

无人机的监控方法可对单个无人机的显示、地图可以逐级放大，可显示当前轨迹信息。也可以根据时间显示历史轨迹信息。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (7)

1.一种适用于无人机的监控装置，包括外壳和PCB板，其特征在于，所述PCB板上焊接主控模块、GPS定位模块、GPRS无线通信模块、电源模块、串口模块；所述GPS定位模块、GPRS无线通信模块、电源模块、串口模块与外壳连接处分别设有对应接口；所述GPS定位模块、GPRS无线通信模块、电源模块、串口模块分别与主控模块连接；

所述GPS定位模块包括GPS芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第一电感；所述GPS芯片的第一发送引脚连接第一电阻的一端，GPS芯片的第一接收引脚连接第二电阻的一端，第一电阻的另一端和第二电阻的另一端连接主控芯片的第三信号输入端和第三信号输出端；GPS芯片的第一电源引脚连接第三电阻的一端、第五电阻的一端、第一电容并联在第五电阻的两端，所述第三电阻的另一端连接第一三极管的发射极，第一三极管基极连接第二三极管的基极，第二三极管的发射极连接第五电阻的另一端。

2.根据权利要求1所述的一种适用于无人机的监控装置，其特征在于，所述GPRS无线通信模块进一步与串口模块连接。

3.根据权利要求1所述的一种适用于无人机的监控装置，其特征在于，所述主控模块通过接口电路连接JTAG模块。

4.根据权利要求1所述的一种适用于无人机的监控装置，其特征在于，所述GPS定位模块、GPRS无线通信模块、电源模块分别连接指示灯，所述指示灯设置在所述外壳外部。

5.根据权利要求1所述的一种适用于无人机的监控装置，其特征在于，所述GPRS无线通信模块通过对应接口连接GPRS天线。

6.根据权利要求1所述的一种适用于无人机的监控装置，其特征在于，所述GPS定位模块通过对应接口连接GPS天线。

7.根据权利要求1所述的一种适用于无人机的监控装置，其特征在于，所述主控模块的主控芯片采用型号为STM32F103VCT6的嵌入式芯片。