CN211928441U - 一种激光定高低空作业无人机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种激光定高低空作业无人机控制系统，包括激光定高模块，用于实时测量无人机的高度；无人机飞行控制CPU模块，无人机飞行控制CPU模块连接激光定高模块，用于读取激光定高模块所测量的高度数据；陀螺仪模块，陀螺仪模块连接无人机飞行控制CPU模块，用于获取飞行姿态，控制无人机平稳飞行；无人机控制输出模块，无人机控制输出模块连接无人机飞行控制CPU模块，用于控制电调从而控制电机转速，调节飞行高度。采用高精度激光定高模块，实现了无人机对地距离的精确测量，从而通过程序调整飞行高度，实现无人机低空高精度作业；通过陀螺仪模块采集无人机飞行姿态，与电调实现闭环控制，确保无人机稳定飞行。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机技术领域，具体是一种激光定高低空作业无人机控制系统。
背景技术
现实应用中经常需要无人机进行低空救援，无人机需要穿越低空障碍，完成室内飞行等动作。
传统的无人机是通过GPS模块获取高度数据，而获取的高度数据的精度很差，无法达到预期效果。因此，实时检测无人机对地距离，完美的实现无人机低空飞行高度的精确控制，有很强的实用性和推广意义。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：为了解决传统无人机通过GPS模块获取高度数据所存在的问题，本实用新型提供一种激光定高低空作业无人机控制系统，实现无人机对地距离的精确测量，通过程序调整飞行高度，实现无人机低空高精度作业。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：本实用新型提供的一种激光定高低空作业无人机控制系统，包括
激光定高模块，用于实时测量无人机的高度；
无人机飞行控制CPU模块，所述无人机飞行控制CPU模块连接所述激光定高模块，用于读取所述激光定高模块所测量的高度数据；
陀螺仪模块，所述陀螺仪模块连接所述无人机飞行控制CPU模块，用于获取飞行姿态，控制无人机平稳飞行；
无人机控制输出模块，所述无人机控制输出模块连接所述无人机飞行控制CPU模块，用于控制电调从而控制电机转速，调节飞行高度。
进一步，所述激光定高模块包括红外测距传感器U3，所述红外测距传感器U3的端子1连接+3.3V电源，其端子2接地，电容C10连接在所述红外测距传感器U3的端子1和2之间，其端子3和4连接所述无人机飞行控制CPU模块，其端子5连接按键S1后接地，其端子6连接报警电路。所述激光定高模块采用激光反射方式实时获取无人机与地面之间的距离，所述无人机飞行控制CPU模块通过所述红外测距传感器U3的端子3和4对激光模块的距离数据进行读取；所述按键S1用于设置距离上限与下限报警值，所述红外测距传感器U3的端子6为报警输出。
进一步，所述陀螺仪模块包括陀螺仪芯片U2，所述陀螺仪芯片U2为MPU6050，所述MPU6050的端子23和24采用I2C总线连接所述无人机飞行控制CPU模块，外围电路是MPU6050接口电路。所述I2C总线为双向二线制同步串行总线，只需要两根线即可在连接于所述无人机飞行控制CPU模块上的器件之间传送信息；所述MPU6050接口电路可以通过采集三轴角速度和三轴加速度，完成对飞行姿态的获取，控制无人机平稳飞行。
进一步，所述无人机控制输出模块包括多个无刷电机驱动输出电路，每个所述无刷电机驱动输出电路包括电路相同的A相输出电路、B相输出电路和C相输出电路，所述A相输出电路、所述B相输出电路和所述C相输出电路均连接所述无人机飞行控制CPU模块。无人机电机采用直流无刷电机飞行，其中每一对电机需要用到一组驱动电路，每组分A B C三相，任意时刻控制一个高端和一个低端导通，交替变化形成旋转磁场让电机旋转。
进一步，所述无人机飞行控制CPU模块包括处理器S1和连接所述处理器S1的SWD接口J3，所述SWD接口J3的端子1接+3.3V电源，所述SWD接口J3的端子4接地，所述处理器S1的端子50和62均接报警电路，电容C14、C15和晶振X1依次串联构成回路，所述电容C14和所述电容C15的公共端接地，所述处理器S1的端子5、6分别连接所述晶振X1的两端，所述处理器S1的端子60连接电阻R11后接地，所述处理器S1的端子7连接电容C18后接地，所述处理器S1的端子1、13、19、32、48和64均连接+3.3V电源，其端子12、18、31、47和63均接地，所述激光定高模块、所述陀螺仪模块和所述无人机控制输出模块均连接到所述处理器S1上。所述处理器S1将接收到的所述激光定高模块和所述陀螺仪模块的数据传输给所述所述无人机控制输出模块，实现闭环控制，确保无人机稳定飞行。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种激光定高低空作业无人机控制系统，采用高精度激光定高模块，实现了无人机对地距离的精确测量，从而通过程序调整飞行高度，实现无人机低空高精度作业；通过陀螺仪模块采集无人机飞行姿态，与电调实现闭环控制，确保无人机稳定飞行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的原理框图；
图2是激光定高模块的电路图；
图3是陀螺仪模块的电路图；
图4是A相输出电路图；
图5是无人机飞行控制CPU模块的电路图。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
如图1所示，本实用新型提供的一种激光定高低空作业无人机控制系统，包括
激光定高模块，用于实时测量无人机的高度；
无人机飞行控制CPU模块，所述无人机飞行控制CPU模块连接所述激光定高模块，用于读取所述激光定高模块所测量的高度数据；
陀螺仪模块，所述陀螺仪模块连接所述无人机飞行控制CPU模块，用于获取飞行姿态，控制无人机平稳飞行；
无人机控制输出模块，所述无人机控制输出模块连接所述无人机飞行控制CPU模块，用于控制电调从而控制电机转速，调节飞行高度。
如图2所示，所述激光定高模块包括红外测距传感器U3，所述红外测距传感器U3为GY56，所述GY56的端子1连接+3.3V电源，其端子2接地，电容C10连接在所述GY56的端子1和2之间，其端子3和4连接所述无人机飞行控制CPU模块，其端子5连接按键S1后接地，其端子6连接报警电路。所述激光定高模块采用激光反射方式安装在无人机底部，实时获取无人机与地面之间的距离，所述无人机飞行控制CPU模块通过TTL串口对激光模块的距离数据进行读取，即图中RX、TX引脚；通过SET引脚接按键，用于设置距离上限与下限报警值，OUT为报警输出。
如图3所示，所述陀螺仪模块包括陀螺仪芯片U2，所述陀螺仪芯片U2为MPU6050，所述MPU6050的端子23和24采用I2C总线连接所述无人机飞行控制CPU模块，外围电路是MPU6050接口电路。所述I2C总线为双向二线制同步串行总线，只需要两根线即可在连接于所述无人机飞行控制CPU模块上的器件之间传送信息；所述MPU6050接口电路可以通过采集三轴角速度和三轴加速度，完成对飞行姿态的获取，控制无人机平稳飞行。
如图4所示，所述无人机控制输出模块包括两组无刷电机驱动输出电路，无人机电机采用直流无刷电机飞行，其中每一对电机需要用到一组驱动电路，四旋翼的话需要两组无刷驱动电路输出，每组分A B C三相，任意时刻控制一个高端和一个低端导通，交替变化形成旋转磁场让电机旋转；每个所述无刷电机驱动输出电路包括电路相同的A相输出电路、B相输出电路和C相输出电路，所述A相输出电路、所述B相输出电路和所述C相输出电路均连接所述无人机飞行控制CPU模块。通过PitchA、PitchAN控制Q1A或Q1B导通，两个管子不能同时导通，因此信号给出的是互补信号。Q1A控制高端，其导通时，PicthAout输出高电平；Q1B控制低端，其导通时，PicthAout输出低电平。
如图5所示，所述无人机飞行控制CPU模块包括处理器S1和连接所述处理器S1的SWD接口J3，所述处理器S1为STM32F103RCT6，所述SWD接口J3的端子1接+3.3V电源，所述SWD接口J3的端子4接地，所述STM32F103RCT6的端子50和62均接报警电路，电容C14、C15和晶振X1依次串联构成回路，所述电容C14和所述电容C15的公共端接地，所述STM32F103RCT6的端子5、6分别连接所述晶振X1的两端，所述STM32F103RCT6的端子60连接电阻R11后接地，所述STM32F103RCT6的端子7连接电容C18后接地，所述STM32F103RCT6的端子1、13、19、32、48和64均连接+3.3V电源，其端子12、18、31、47和63均接地，所述激光定高模块、所述陀螺仪模块和所述无人机控制输出模块均连接到所述STM32F103RCT6上。所述STM32F103RCT6将接收到的所述激光定高模块和所述陀螺仪模块的数据传输给所述所述无人机控制输出模块，实现闭环控制，确保无人机稳定飞行。
本实用新型提供的一种激光定高低空作业无人机控制系统，采用高精度激光定高模块，实现了无人机对地距离的精确测量，从而通过程序调整飞行高度，实现无人机低空高精度作业；通过陀螺仪模块采集无人机飞行姿态，与电调实现闭环控制，确保无人机稳定飞行。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种激光定高低空作业无人机控制系统，其特征在于：包括
激光定高模块，用于实时测量无人机的高度；
无人机飞行控制CPU模块，所述无人机飞行控制CPU模块连接所述激光定高模块，用于读取所述激光定高模块所测量的高度数据；
陀螺仪模块，所述陀螺仪模块连接所述无人机飞行控制CPU模块，用于获取飞行姿态，控制无人机平稳飞行；
无人机控制输出模块，所述无人机控制输出模块连接所述无人机飞行控制CPU模块，用于控制电调从而控制电机转速，调节飞行高度。
2.根据权利要求1所述的一种激光定高低空作业无人机控制系统，其特征在于：所述激光定高模块包括红外测距传感器U3，所述红外测距传感器U3的端子1连接+3.3V电源，其端子2接地，电容C10连接在所述红外测距传感器U3的端子1和2之间，其端子3和4连接所述无人机飞行控制CPU模块，其端子5连接按键S1后接地，其端子6连接报警电路。
3.根据权利要求1所述的一种激光定高低空作业无人机控制系统，其特征在于：所述陀螺仪模块包括陀螺仪芯片U2，所述陀螺仪芯片U2为MPU6050，所述MPU6050的端子23和24采用I2C总线连接所述无人机飞行控制CPU模块，外围电路是MPU6050接口电路。
4.根据权利要求1所述的一种激光定高低空作业无人机控制系统，其特征在于：所述无人机控制输出模块包括多个无刷电机驱动输出电路，每个所述无刷电机驱动输出电路包括电路相同的A相输出电路、B相输出电路和C相输出电路，所述A相输出电路、所述B相输出电路和所述C相输出电路均连接所述无人机飞行控制CPU模块。
5.根据权利要求1所述的一种激光定高低空作业无人机控制系统，其特征在于：所述无人机飞行控制CPU模块包括处理器S1和连接所述处理器S1的SWD接口J3，所述SWD接口J3的端子1接+3.3V电源，所述SWD接口J3的端子4接地，所述处理器S1的端子50和62均接报警电路，电容C14、C15和晶振X1依次串联构成回路，所述电容C14和所述电容C15的公共端接地，所述处理器S1的端子5、6分别连接所述晶振X1的两端，所述处理器S1的端子60连接电阻R11后接地，所述处理器S1的端子7连接电容C18后接地，所述处理器S1的端子1、13、19、32、48和64均连接+3.3V电源，其端子12、18、31、47和63均接地，所述激光定高模块、所述陀螺仪模块和所述无人机控制输出模块均连接到所述处理器S1上。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113625777A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-11-09 | 福建江夏学院 | 基于无人机的多功能飞行控制电路及方法 |
| CN114237051A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-03-25 | 江苏理工学院 | 基于分数阶滑模反步法的动力翼伞高度控制方法 |
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2020
- 2020-06-11 CN CN202021066833.5U patent/CN211928441U/zh not_active Expired - Fee Related
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