CN212797347U - 一种无人机定向导航装置 - Google Patents
一种无人机定向导航装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN212797347U CN212797347U CN202021643904.3U CN202021643904U CN212797347U CN 212797347 U CN212797347 U CN 212797347U CN 202021643904 U CN202021643904 U CN 202021643904U CN 212797347 U CN212797347 U CN 212797347U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unmanned aerial
- aerial vehicle
- gyroscope
- converter
- navigation device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种无人机定向导航装置，包括无人机本体、载物板、陀螺仪和导航电气盒；载物板安装于无人机本体顶部，位于载物板的四个角落分别固定一个电机安装座；电机安装座内固定驱动电机，安装座顶部固定设置与驱动电机电连接的螺旋桨；电机安装座底部设置降落支杆；陀螺仪和导航电气盒均固定于载物板顶部；导航电气盒内集成转换器；转换器依次与芯片FPGA和芯片DSP电连接；芯片DSP与监控端信号连接；转换器分别与陀螺仪的X轴角速度信号、Y轴角速度信号和Z轴角速度信号信号连接。
Description
技术领域
本实用新型属于定位导航的技术领域，具体涉及一种无人机定向导航装置。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。
与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术
无人驾驶飞机简称“无人机”（“UAV”），是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，从技术角度定义可以分为：无人固定翼飞机、无人垂直起降飞机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。
与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点。而无人机的定位导航是其非常重要的模块之一，而现有的无人多旋翼飞行器定位导航是根据无人机的姿态反馈信息进行进一步定向导航，并通过无线指令进行无人机姿态的微调，确保定向导航始终位于正确的姿态，而现有的无人多旋翼飞行器姿态反馈信息往往不准确。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种无人机定向导航装置，以解决现有的无人多旋翼飞行器姿态反馈信息不准确的问题。
为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：
一种无人机定向导航装置，其包括无人机本体、载物板、陀螺仪和导航电气盒；
载物板安装于无人机本体顶部，位于载物板的四个角落分别固定一个电机安装座；电机安装座内固定驱动电机，安装座顶部固定设置与驱动电机电连接的螺旋桨；电机安装座底部设置降落支杆；陀螺仪和导航电气盒均固定于载物板顶部；
导航电气盒内集成转换器；转换器依次与芯片FPGA和芯片DSP电连接；芯片DSP与监控端信号连接；转换器分别与陀螺仪的X轴角速度信号、Y轴角速度信号和Z轴角速度信号信号连接。
优选地，陀螺仪为MEMS陀螺仪。
优选地，转换器为6路16位模／数转换器ADS8364。
优选地，芯片DSP型号为TMS320VC33 DSP。
优选地，还包括电源模块，电源模块分别与导航电器盒和陀螺仪电连接。
优选地，监控端为远程上位机。
本实用新型提供的无人机定向导航装置，具有以下有益效果：
本实用新型无人机在外执行任务时，陀螺仪实时采集当前无人机的X轴角速度信号、Y轴角速度信号和Z轴角速度信号，三路陀螺模拟信号经过各自的信号调理、抗混迭滤波后进入多通道A／D转换器，在FPGA的控制下选择一路信号进行转换，转换结果送入FPGA片上FIFO缓存，由DSP读取数据并进行数字信号处理。同时FPGA对A／D转换器传过来的信号进行预处理，再送到DSP进行信号降噪处理，保证了MEMS陀螺信号处理的实时性。然后DSP把处理后的结果送至上位机和经过串口输出，将数字输出和模拟输出至监控端，操作者根据无人机反馈的姿态信息对无人机进行姿态调节，确保定向导航的准确性。
附图说明
图1为无人机定向导航装置的结构图。
图2为无人机定向导航装置导航电气盒的电路原理图。
图3为无人机定向导航装置中ADS与FPGA的连接图。
其中，1、无人机本体；2、载物板；3、螺旋桨；4、降落支杆；5、导航电气盒；6、陀螺仪；7、电机安装座。
具体实施方式
下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。
根据本申请的一个实施例，参考图1和图2，本方案的无人机定向导航装置，包括无人机本体1、载物板2、陀螺仪6和导航电气盒5。
载物板2安装于无人机本体1顶部，位于载物板2的四个角落分别固定一个电机安装座7；电机安装座7内固定驱动电机，安装座顶部固定设置与驱动电机电连接的螺旋桨3；电机安装座7底部设置降落支杆4；陀螺仪6和导航电气盒5均固定于载物板2顶部。
驱动电机受控于远程监控端，接收控制指令后，驱动螺旋桨3进行旋转，进而实现对无人机的定向导航控制。需要注意的是，无人机控制电机，进而控制螺旋桨3旋转作业为本领域的公知常识，本方案并不保护，故在此不再赘述。
导航电气盒5内集成转换器；转换器依次与芯片FPGA和芯片DSP电连接；芯片DSP与监控端信号连接；转换器分别与陀螺仪6的X轴角速度信号、Y轴角速度信号和Z轴角速度信号信号连接。
其中，电源模块，电源模块分别与导航电器盒和陀螺仪6电连接，用于提供必要的电源。
转换器为6路16位模／数转换器ADS8364和同步时序控制器FPGA(A3P250VQ100)。模／数转换器ADS8364通过FPGA与DSPVC33相连，采集三轴陀螺信号。
A／D转换器是整个系统数据采集部分关键核心器件，选用ADS8364作为MEMS陀螺信号处理平台的A／D转换器。ADS8364是TI公司推出的高速、低功耗、6通道16位A／D转换芯片，共有64个引脚。其时钟信号由外部提供，最高频率为5 MHz，对应的采样频率是250 kHz。数字电源供电电压为3～5 V，即可以与3．3 V供电的微控制器接口，也可以与5 V供电的微控制器接口。
ADS8364的时钟信号由外部提供，这里由FPGA提供时钟信号，主要是考虑到FPGA可以灵活地改变时钟频率，进而改变系统的采样频率。A／D转换完成后产生转换结束信号EOC。将ADS8364的BYTE引脚接低电平，使转换结果以16位的方式输出。地址／模式信号(A0，A1，A2)决定ADS8364的数据读取方式，可以选择的方式包括单通道、周期或FIFO模式。将ADD引脚置为高电平，使得读出的数据中包含转换通道信息。考虑到数据采集处理系统的采样频率一般较高，如果用DSP直接控制ADS8364的访问，将占用DSP较多的资源，同时对DSP的实时性要求也较高。因此在本系统设计中，用FPGA实现ADS8364的接口控制电路，并将转换结果存储在FPGA中，用DSP实现FPGA芯片的输出接口。其中，ADS与FPGA的连接关系参考图3.
本方案的工作原理为：
无人机在外执行任务时，陀螺仪6实时采集当前无人机的X轴角速度信号、Y轴角速度信号和Z轴角速度信号，三路陀螺模拟信号经过各自的信号调理、抗混迭滤波后进入多通道A／D转换器，在FPGA的控制下选择一路信号进行转换，转换结果送入FPGA片上FIFO缓存，由DSP读取数据并进行数字信号处理。
同时FPGA对A／D转换器传过来的信号进行预处理，再送到DSP进行信号降噪处理，保证了MEMS陀螺信号处理的实时性。然后DSP把处理后的结果送至上位机和经过串口输出，将数字输出和模拟输出至监控端，操作者根据无人机反馈的姿态信息对无人机进行姿态调节，确保定向导航的准确性。
本实用新型能够完成三轴陀螺信号的采集和处理，并将处理过的MEMS陀螺信号发送给远程的监控端，由于采用高性能的DSP芯片TMS320VC33，使得导航电气盒5具有体积小，精度高，实时性好等优点，能够满足对MEMS 陀螺信号处理，在实际应用中具有较高的实用性和参考性。
虽然结合附图对实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (6)
1.一种无人机定向导航装置，其特征在于：包括无人机本体、载物板、陀螺仪和导航电气盒；
所述载物板安装于无人机本体顶部，位于载物板的四个角落分别固定一个电机安装座；所述电机安装座内固定驱动电机，安装座顶部固定设置与驱动电机电连接的螺旋桨；所述电机安装座底部设置降落支杆；所述陀螺仪和导航电气盒均固定于载物板顶部；
所述导航电气盒内集成转换器；所述转换器依次与芯片FPGA和芯片DSP电连接；所述芯片DSP与监控端信号连接；所述转换器分别与陀螺仪的X轴角速度信号、Y轴角速度信号和Z轴角速度信号信号连接。
2.根据权利要求1所述的无人机定向导航装置，其特征在于：所述陀螺仪为MEMS陀螺仪。
3.根据权利要求1所述的无人机定向导航装置，其特征在于：所述转换器为6路16位模／数转换器ADS8364。
4.根据权利要求1所述的无人机定向导航装置，其特征在于：所述芯片DSP型号为TMS320VC33 DSP。
5.根据权利要求1所述的无人机定向导航装置，其特征在于：还包括电源模块，电源模块分别与导航电器盒和陀螺仪电连接。
6.根据权利要求1所述的无人机定向导航装置，其特征在于：所述监控端为远程上位机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021643904.3U CN212797347U (zh) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | 一种无人机定向导航装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021643904.3U CN212797347U (zh) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | 一种无人机定向导航装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN212797347U true CN212797347U (zh) | 2021-03-26 |
Family
ID=75082231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202021643904.3U Active CN212797347U (zh) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | 一种无人机定向导航装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN212797347U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114782525A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-07-22 | 中国地质大学（武汉） | 基于全局几何约束的无人机影像定位定向方法及设备 |
-
2020
- 2020-08-10 CN CN202021643904.3U patent/CN212797347U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114782525A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-07-22 | 中国地质大学（武汉） | 基于全局几何约束的无人机影像定位定向方法及设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ebeid et al. | A survey on open-source flight control platforms of unmanned aerial vehicle | |
| CN109476377B (zh) | 万向通用无人机控制器 | |
| CN104503467A (zh) | 基于双核架构的无人机自主起降飞行控制系统 | |
| CN107804474B (zh) | 携带冗余度机械臂的多旋翼飞行机器人整机系统设计方法 | |
| CN107505833A (zh) | 一种基于嵌入式操作系统的飞行控制系统及方法 | |
| CN204613745U (zh) | 一种多功能小型四旋翼飞行器 | |
| CN100356281C (zh) | 一种用于飞行器的自动驾驶仪 | |
| CN105589467A (zh) | 一种低成本扩展航姿传感器模块 | |
| CN212797347U (zh) | 一种无人机定向导航装置 | |
| CN2681997Y (zh) | 一种具有双处理器的飞行器自动驾驶仪 | |
| CN115202271A (zh) | 一种微小型无人机嵌入式飞行控制器 | |
| CN105974934A (zh) | 基于领航-跟随法的空气质量智能监测四旋翼编队系统 | |
| CN201004180Y (zh) | 无人机姿态控制系统 | |
| CN105676755A (zh) | 一种双核飞控计算机 | |
| Dantsker et al. | Flight data acquisition platform development, integration, and operation on small-to medium-sized unmanned aircraft | |
| JP2023523396A (ja) | ソフトウェア定義ドローンのためのシステムおよび方法 | |
| CN107571990A (zh) | 一种高灵敏度的三轴无人机 | |
| CN205644148U (zh) | 一种双核飞控计算机 | |
| CN206557391U (zh) | 一种便携式电动无人机系统 | |
| CN105241453A (zh) | 一种无人机导航系统及无人机 | |
| Garcia | Designing an autonomous helicopter testbed: from conception through implementation | |
| CN109144090A (zh) | 一种网络化通信的分布式无人机自驾仪 | |
| CN203894636U (zh) | 一种基于stm32的农用无人飞机飞控系统 | |
| CN205450780U (zh) | 一种低成本扩展航姿传感器模块 | |
| CN209657109U (zh) | 一种无人机地面站通信控制器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |