一種低成本擴展航姿傳感器模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種低成本擴展航姿傳感器模塊，特別涉及一種應(yīng)用于遙控多旋翼直 升機、固定翼飛行器的航姿傳感器模塊，屬于航姿傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 多旋翼無人直升機是一種結(jié)構(gòu)簡單、易于操控、可垂直起降、懸停狀態(tài)穩(wěn)定的無人 飛行器。多旋翼無人直升機根據(jù)支臂數(shù)不同大致可以分為:三軸、四軸、六軸及八軸，除三軸 結(jié)構(gòu)以外，其他結(jié)構(gòu)每個支臂可以采用單層旋翼布局或雙層旋翼布局。多旋翼飛行器不同 的支臂數(shù)和旋翼數(shù)量，可以實現(xiàn)不同的負(fù)載能力。多旋翼無人直升機有極高的可控性、機動 性和穩(wěn)定性，并且具有低噪聲、無污染、攜帶方便、安全危害性小等特點，非常適合于執(zhí)行中 短距離的飛行任務(wù)。固定翼無人機相對于多旋翼無人機飛行速度快，飛行距離遠(yuǎn)，但是靈活 性沒有多旋翼直升機好。在軍事和民用領(lǐng)域這兩種類型的無人機均具有廣闊的應(yīng)用前景， 如偵察監(jiān)視、通信中繼、搜索救援、目標(biāo)跟蹤、電力檢修、航拍成像等。
[0003] 隨著無人機的智能化程度越來越高，遙控飛行器的飛控主控制器所要處理的數(shù)據(jù) 也越來越多，一方面，增加了飛控主控制器的計算量，從而使其處理其他信息的資源變得越 來越少;另一方面，降低了無人機的智能化程度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種低成本擴展航姿傳感器模塊，在傳統(tǒng)的 航姿傳感器模炔基礎(chǔ)上進(jìn)行擴展，使其能夠輸出飛控主控制器所需要的傳感器信息，減輕 飛控主控制器的計算量。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案： 一種低成本擴展航姿傳感器模塊，包括數(shù)據(jù)處理單元、電子羅盤、六軸姿態(tài)傳感器、氣 壓計和數(shù)據(jù)輸出接口，所述電子羅盤、六軸姿態(tài)傳感器、氣壓計和數(shù)據(jù)輸出接口分別與數(shù)據(jù) 處理單元連接;該模塊還包括GPS單元接口、超聲波測距單元接口和遙控器接收機接口，以 及與上述接口分別--對應(yīng)的GPS單元、超聲波測距單元和遙控器接收機，所述GPS單元通 過GPS單元接口與數(shù)據(jù)處理單元連接，超聲波測距單元通過超聲波測距單元接口與數(shù)據(jù)處 理單元連接，遙控器接收機通過遙控器接收機接口與數(shù)據(jù)處理單元連接。
[0006] 作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述電子羅盤、六軸姿態(tài)傳感器、氣壓計分別通過 IIC總線與數(shù)據(jù)處理單元連接。
[0007] 作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述數(shù)據(jù)處理單元采用的芯片型號為 STM32F103C8T6。
[0008] 作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述電子羅盤采用的芯片型號為HMC5883L。
[0009]作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述六軸姿態(tài)傳感器米用的芯片型號為MPU6050。
[0010] 作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述氣壓計采用的芯片型號為BMP180。
[0011] 作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述數(shù)據(jù)輸出接口的串口波特率值為115200。
[0012] 本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果： 1、本發(fā)明低成本擴展航姿傳感器模塊，可以同時輸出飛控主控制器所需要的多種傳感 器數(shù)據(jù)，減輕飛控系統(tǒng)主控制器的工作負(fù)擔(dān)，簡化飛控系統(tǒng)的設(shè)計。
[0013] 2、本發(fā)明低成本擴展航姿傳感器模塊，既可以輸出氣壓高度數(shù)據(jù)又可以輸出超聲 波高度數(shù)據(jù)，飛行器在飛行高度小于4米的低空飛行時，使用超聲波高度有利于提高飛行品 質(zhì)。
[0014] 3、本發(fā)明低成本擴展航姿傳感器模塊，測得的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后輸出，提高了模塊的 抗干擾性。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明低成本擴展航姿傳感器模塊的硬件結(jié)構(gòu)框圖。
[0016] 圖2是本發(fā)明低成本擴展航姿傳感器模塊的原理圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出。下面通過 參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0018] 如圖1、圖2所示，一種低成本擴展航姿傳感器模塊主要包含數(shù)據(jù)處理單元、電子羅 盤、六軸姿態(tài)傳感器、氣壓計、GPS單元接口及與之對應(yīng)的GPS單元、遙控器接收機接口及與 之對應(yīng)的遙控器接收機、超聲波測距單元接口及與之對應(yīng)的超聲波測距單元、數(shù)據(jù)輸出接 □ 〇
[0019] 其中，電子羅盤、六軸姿態(tài)傳感器和氣壓計通過IIC總線與數(shù)據(jù)處理單元相連;GPS 單元和數(shù)據(jù)輸出接口通過數(shù)據(jù)處理單元的UART管腳與其相連;遙控器接收機和超聲波測距 單元通過數(shù)據(jù)處理單元的TIMER管腳與其相連。具體的芯片選擇及模塊接口功能描述如下。
[0020] 數(shù)據(jù)處理單元：該航姿傳感器模塊采用STM32F103C8T6芯片作為數(shù)據(jù)處理單元， STM32F103C8T6是由STMicroelectronics公司生產(chǎn)的32位Cortex-M3內(nèi)核處理器，共有48引 腳，最高工作頻率為72MHz。該芯片擁有36路數(shù)字輸入/輸出接口、4個16位定時器、3個UART 通信接口，封裝方式為LQFP48。對于本發(fā)明所述的航姿傳感器模塊，STM32F103C8T6具有足 夠的資源和性能。
[0021] 電子羅盤:選用美國Honeywell公司生產(chǎn)的HMC5883L電子羅盤，其是一種表面貼裝 的高集成模塊，并帶有數(shù)字接口的弱磁傳感器芯片，應(yīng)用于低成本羅盤和磁場檢測領(lǐng)域。能 使羅盤精度控制在2"的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，帶有16個引腳，接口為簡易的IIC系列總線， 尺寸為3.0 X 3.0 X 0.9mm。具有在軸向高靈敏度和線性高精度的特點，是靈敏度最高和可靠 性最好的傳感器。
[0022] 六軸姿態(tài)傳感器:選用美國Invensense公司生產(chǎn)的MPU-6050六軸姿態(tài)傳感器，其 整合了3軸陀螺儀、3軸加速器，為全球首例整合性6軸運動處理組件。MPU-6050以數(shù)字輸出6 軸或9軸的旋轉(zhuǎn)矩陣、四元數(shù)、歐拉角格式的融合演算數(shù)據(jù)。相較于多組件方案，MPU-6050免 除了組合陀螺儀與加速器時之軸間差的問題，減少了大量的包裝空間，具有低功耗、低成 本、高性能的特點。角速度的感測范圍為±250。、±500。、± 1000。與±2000。/sec(dsp)，可 準(zhǔn)確追蹤快速與慢速動作；同時可編程的加速計的感測范圍為± 2g、± 4g、± 8g與± 16g。傳 感器的測量數(shù)據(jù)最終可通過最高400kHz的IIC總線輸出。
[0023]數(shù)字氣壓計：采用德國博世公司生產(chǎn)的BMP180芯片，BMP180是一款低成本、高精 度、小體積、超低能耗的氣壓傳感器?？蓽y量的高度范圍為海拔-500m~9000m，高線性模式下 測量精度為〇. 25m。尺寸為3.6mm X 3.8 X 0.93mm，電源電壓為1.8V~3.6V，含有溫