CN208383180U - 一种基于无人机性能监测的数据采集系统及无人飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于无人机技术领域，具体涉及一种基于无人机性能监测的数据采集系统及无人飞行器，包括地面站、地面数传模块和安装于无人机上的数据采集模块、主控模块、机载数传模块，数据采集模块与主控模块连接，主控模块通过无线连接的机载数传模块、地面数传模块与地面站通信；主控模块将数据采集模块所获取的无人机震动数据、温度数据、动力数据、电源数据以及位置数据分别处理后传送至地面站，以供地面站根据无人机性能分析方法对所获取的采集数据进行分析以判定无人机性能。本实用新型所提供的数据采集系统可以独立于飞行控制系统，不仅能够扩展数据采集模块的类型和数量，测量更加准确，采集的数据较为广泛，性能判定更加合理且可靠。

Description

一种基于无人机性能监测的数据采集系统及无人飞行器

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，具体涉及一种基于无人机性能监测的数据采集系统及无人飞行器。

背景技术

无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器，被广泛应用到农业、林业、电力、测绘、遥测等行业。

随着无人机行业的迅速发展，为了避免无人机飞行过程中发生故障，对无人机各项性能的监测显得尤为重要，然而现有技术中缺乏专门的无人机性能监测系统，通常采用人工观察感知的方式进行判断或根据无人机自带的飞行控制系统所采集的飞行数据来判定无人机性能。其中，采用人工观察感知的方式进行判断无人机性能，容易出现较大误差，准确度较低，参考价值有限；采用无人机自带的飞行控制系统进行判断无人机性能，采集的数据较为单一，不能全面分析无人机性能。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种基于无人机性能监测的数据采集系统及无人飞行器，能够独立于无人机飞行控制系统进行采集体现无人机各项性能的数据，可以根据需要采集多种数据，有利于地面站内系统全面分析无人机性能。

为达到上述技术效果，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供了一种基于无人机性能监测的数据采集系统，包括地面站、地面数传模块和安装于无人机上的数据采集模块、主控模块、机载数传模块，所述数据采集模块包括震动检测模块、温度检测模块、动力检测模块、电源检测模块和定位检测模块；所述数据采集模块与所述主控模块连接，所述主控模块通过无线连接的机载数传模块、地面数传模块与所述地面站通信；所述主控模块将数据采集模块所获取的无人机震动数据、温度数据、动力数据、电源数据以及位置数据分别处理后传送至地面站，以供所述地面站根据无人机性能分析方法对所获取的采集数据进行分析以判定无人机性能。

进一步地，所述主控模块包括处理模块、惯性测量模块、移动通信模块和存储模块，所述惯性测量模块、移动通信模块和存储模块分别与所述处理模块连接。

优选地，所述移动通信模块为4G模块，其连接有天线和SIM卡，所述移动通信模块通过射频转接头与所述天线连接。

优选地，所述存储模块为SD卡。

进一步地，所述震动检测模块为加速度采集装置。

优选地，所述加速度采集装置为ADXL375三轴数字加速度计。

更进一步地，还包括扩展接口模块，所述扩展接口模块与所述主控模块连接，用于扩展数据采集模块的数量与类型。

进一步地，所述主控模块通过CAN口或串口与无人机上的飞行控制器连接。

优选地，所述定位检测模块包括差分定位模块和RTK天线，所述差分定位模块与所述RTK天线连接，所述差分定位模块与所述主控模块连接。

第二方面，本实用新型提供了一种无人飞行器，包括上述的基于无人机性能监测的数据采集系统。

采用上述技术方案，包括以下有益效果：本实用新型所提供的基于无人机性能监测的数据采集系统及无人飞行器，能够对无人机运行过程中的各项性能数据进行采集，并传送给地面站以供地面站根据无人机性能分析方法判断该无人机性能，数据采集系统可以独立于飞行控制系统，不仅能够扩展数据采集模块的类型和数量，而且不易受到外界干扰，测量更加准确，采集的数据较为广泛，性能判定更加合理且可靠。

附图说明

图1为本实用新型实施例1所提供基于无人机性能监测的数据采集系统的结构框图；

图2为本实用新型实施例2所提供基于无人机性能监测的数据采集系统的结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

实施例1：

本实施例提供了一种基于无人机性能监测的数据采集系统，包括地面站、地面数传模块和安装于无人机上的数据采集模块、主控模块、机载数传模块，所述数据采集模块包括震动检测模块、温度检测模块、动力检测模块、电源检测模块和定位检测模块；所述数据采集模块与所述主控模块连接，所述主控模块通过无线连接的机载数传模块、地面数传模块与所述地面站通信；所述主控模块将数据采集模块所获取的无人机震动数据、温度数据、动力数据、电源数据以及位置数据分别处理后传送至地面站，以供所述地面站根据无人机性能分析方法对所获取的采集数据进行分析以判定无人机性能。

数据采集模块中的各检测模块将所采集的相应的数据信息传送至主控模块，主控模块对获取的各项数据进行处理后通过数传模块发送至地面站，地面站内的自带的无人机性能分析软件会对各项代表无人机各项性能的数据进行分析处理，从而判定出无人机的当前性能，有利于降低无人机故障发生的概率。

本实施例中，所述震动检测模块为加速度采集装置，所述加速度采集装置为ADXL375三轴数字加速度计。通过加速度计采集三轴加速度，并将加速度数据传送给主控模块进行处理，主控模块将处理后的加速度数据输出给数传，经数传将数据传送到地面站，在地面站内对加速度数据进行傅里叶变换处理，从而得到无人机震动的频谱，根据获取的频谱可直接分析出无人机的震动状态。其中，通过加速度数据进行傅里叶变换处理后获得频谱为本领域技术人员公知内容，此处不再赘述其原理；采用加速度采集装置用于进行无人机震动检测，同时能够验证无人机的减震设计效果，有助于完善无人机性能检测数据，进一步提高无人机飞行性能，避免由于无人机震动过大而造成的飞行事故，对于无人机技术领域来说具有重要意义。另外，利用加速度采集装置进行震动检测，体积小，重量轻，安装方便，占用空间小，能够减轻无人机负载，节省机体安装空间，有利于无人机长期续航。

温度检测模块可以采用要检测无人机各个部件的实时温度情况，包括中心板、电机、电调等部位。具体可以采用热敏电阻、贴片试样等方式，并通过CAN口传输给主控模块。

动力检测模块，主要实时检测无人机的每套动力转速。具体可采用光电传感器或霍尔传感器来检测电机机械转速。

本实施例中，还包括为各模块供电的电池，电源检测模块用于采集电池的电压和电流。所述定位检测模块包括差分定位模块和RTK天线，所述差分定位模块与所述RTK天线连接，所述差分定位模块与所述主控模块连接。通过RTK能够实现精准定位，能够进行室外定位检测，可以测量无人机在GPS和姿态模式下，悬停以及航线的垂直精度、水平精度等。

实施例2：

在实施例1的基础上，所述主控模块包括处理模块、惯性测量模块、移动通信模块和存储模块，所述惯性测量模块、移动通信模块和存储模块分别与所述处理模块连接。惯性测量模块，即IMU模块，用于检测无人机飞行过程中的滚转、俯仰、偏航等姿态信息，并将相应信息传送给处理模块，该惯性测量模块独立于飞行控制系统，与飞行控制系统中的惯性测量模块共同作用，主控模块中的惯性测量模块只是用于无人机姿态信息监测，飞行控制系统中的惯性测量模块用于控制无人机飞行，两者互不干扰。

所述移动通信模块为4G模块，其连接有天线和SIM卡，移动通信模块连接SIM卡，可以接入移动互联网；所述移动通信模块通过射频转接头与所述天线连接。所述存储模块为SD卡。主控模块所获取的数据能够通过移动通信模块传送至服务器，可以实现远距离数据传输，能够与数传模块协同作用，克服了数传模块只能近距离传输的缺陷；同时相关数据可以存储在SD卡内以备份。处理模块中处理芯片所采用的型号为MCIMX6G2CVM05AB。

在本实施例中，进一步地，为了扩展数据采集模块的数量和类型，尽可能全面地对无人机性能进行检测，还包括扩展接口模块，所述扩展接口模块与所述主控模块连接。

另外，可选地，所述主控模块通过CAN口或串口与无人机上的飞行控制器连接，用于获取飞行控制系统中所采集到的数据，并传送给地面站，有利于数据分析的全面性和系统性。

在其他实施例中，还提供了一种无人飞行器，包括上述的基于无人机性能监测的数据采集系统，所述无人飞行器上设有飞行控制器和该数据采集系统，数据采集系统中的主控模块可以与飞行控制器连接，获取飞行控制器的数据，并一并传输在地面站供分析，也可不与飞行控制器连接，将各数集采集模块所获取的数据信息处理后发送至地面站，独立与飞行控制系统，不受飞行控制系统的干扰，准确地采集出反应无人机性能的各项数据，为无人机性能判定提供了依据。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于无人机性能监测的数据采集系统，其特征在于，包括地面站、地面数传模块和安装于无人机上的数据采集模块、主控模块、机载数传模块，所述数据采集模块包括震动检测模块、温度检测模块、动力检测模块、电源检测模块和定位检测模块；所述数据采集模块与所述主控模块连接，所述主控模块通过无线连接的机载数传模块、地面数传模块与所述地面站通信；所述主控模块将数据采集模块所获取的无人机震动数据、温度数据、动力数据、电源数据以及位置数据分别处理后传送至地面站，以供所述地面站根据无人机性能分析方法对所获取的采集数据进行分析以判定无人机性能。

2.根据权利要求1所述的基于无人机性能监测的数据采集系统，其特征在于，所述主控模块包括处理模块、惯性测量模块、移动通信模块和存储模块，所述惯性测量模块、移动通信模块和存储模块分别与所述处理模块连接。

3.根据权利要求2所述的基于无人机性能监测的数据采集系统，其特征在于，所述移动通信模块为4G模块，其连接有天线和SIM卡，所述移动通信模块通过射频转接头与所述天线连接。

4.根据权利要求2所述的基于无人机性能监测的数据采集系统，其特征在于，所述存储模块为SD卡。

5.根据权利要求1所述的基于无人机性能监测的数据采集系统，其特征在于，所述震动检测模块为加速度采集装置。

6.根据权利要求5所述的基于无人机性能监测的数据采集系统，其特征在于，所述加速度采集装置为ADXL375三轴数字加速度计。

7.根据权利要求1所述的基于无人机性能监测的数据采集系统，其特征在于，还包括扩展接口模块，所述扩展接口模块与所述主控模块连接，用于扩展数据采集模块的数量与类型。

8.根据权利要求1所述的基于无人机性能监测的数据采集系统，其特征在于，所述主控模块通过CAN口或串口与无人机上的飞行控制器连接。

9.根据权利要求1所述的基于无人机性能监测的数据采集系统，其特征在于，所述定位检测模块包括差分定位模块和RTK天线，所述差分定位模块与所述RTK天线连接，所述差分定位模块与所述主控模块连接。

10.一种无人飞行器，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项中所述的基于无人机性能监测的数据采集系统。