專利名稱：一種基于串行總線的無人飛行器狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于串行總線的無人飛行器狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，是基于串行總線通訊的狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的民用無人飛行器采用的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)均采用集中式系統(tǒng)架構(gòu)，即每一個(gè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器是彼此相對(duì)獨(dú)立的，擁有自己的數(shù)據(jù)接口和控制方式。無人飛行器的飛行控制器需要為每一個(gè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器準(zhǔn)備一個(gè)專用的接口，在飛行控制器的軟件算法中也需要為每一個(gè)傳感器編寫相應(yīng)的操作代碼，每個(gè)傳感器的接口形式和操作方式各不相同，限制了飛行控制器的兼容性設(shè)計(jì)和可擴(kuò)展性，也增大了開發(fā)的復(fù)雜度。當(dāng)需要引入新傳感器時(shí)則整個(gè)飛行控制器需要進(jìn)行軟硬件的重新設(shè)計(jì)，在安裝時(shí)每個(gè)傳感器都將引線集中接至飛行控制器上的相應(yīng)接口，造成飛行控制器附近引線雜亂，維護(hù)性較差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服原有的無人飛行器集中式系統(tǒng)架構(gòu)帶來的系統(tǒng)配置靈活性、擴(kuò)展性差， 系統(tǒng)布線雜亂，維護(hù)性不佳的問題，本發(fā)明提出了一種無人飛行器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法。該方法采用串行總線控制整機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器，相對(duì)具有配置靈活、布線簡(jiǎn)明、可靠性高，維護(hù)簡(jiǎn)易的特點(diǎn)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的方法是將無人飛行器系統(tǒng)中所需各種狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器與基于單片機(jī)微處理器開發(fā)的控制板組合起來構(gòu)成一個(gè)整體。該控制板負(fù)責(zé)對(duì)傳感器輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并配有串行總線接口，可對(duì)總線上發(fā)來的指令做出響應(yīng)，驅(qū)動(dòng)傳感器執(zhí)行數(shù)據(jù)發(fā)送、自檢、調(diào)校配準(zhǔn)功能。本發(fā)明的有益效果是，整個(gè)無人飛行器系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由串行總線連接，減少了布線連接，增強(qiáng)了系統(tǒng)配置的可擴(kuò)展性，具有配置靈活、布線簡(jiǎn)明、可靠性高，維護(hù)簡(jiǎn)易的優(yōu)勢(shì)。作為本發(fā)明的技術(shù)方法，所述控制板電路包括=AtmegaS單片機(jī)、信號(hào)放大調(diào)理電路、CAN通訊接口電路、板上電壓轉(zhuǎn)換模塊；所述信號(hào)放大調(diào)理電路由儀器級(jí)運(yùn)算放大器芯片AD620組成，將傳感器輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行放大和調(diào)理，然后輸入AtmegaS單片機(jī)的AD通道。所述CAN通訊接口電路由CAN驅(qū)動(dòng)芯片SN65VHD230組成，將單片機(jī)的串行通訊接口與CAN總線相連接，作為接收和發(fā)送CAN總線數(shù)據(jù)的端口 ；板上電壓轉(zhuǎn)換模塊由 M0RNSUN-IA0512KP組成，將外來供電5V轉(zhuǎn)換為正負(fù)12V電壓供信號(hào)放大調(diào)理電路使用。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提出了一種基于串行總線的無人飛行器狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化管理和靈活配置，依次包括以下步驟(1)每個(gè)傳感器配有基于單片機(jī)的控制板，可將傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換， 并可通過串行總線進(jìn)行信息通訊；(2)每個(gè)傳感器帶有的控制板上單片機(jī)存儲(chǔ)有該傳感器的屬性信息，包括名稱代號(hào)和操作功能方法；(3)將無人飛行器所需各傳感器通過串行總線與無人飛行器飛行控制器連接，系統(tǒng)上電初始由飛行控制器通過串行總線廣播問詢報(bào)文。(4)連接在串行總線上的傳感器控制板接收到問詢報(bào)文后發(fā)送回復(fù)報(bào)文，報(bào)文中包括該傳感器的屬性信息，名稱代號(hào)和操作功能方法；(5)飛行控制器接收串行總線上各傳感器控制板回復(fù)的報(bào)文，得出全機(jī)傳感器列表。(6)飛行控制器可定期通過串行總線發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求報(bào)文來訪問列表中的傳感器， 傳感器控制板接收到針對(duì)本傳感器名稱的數(shù)據(jù)請(qǐng)求報(bào)文就將傳感器的輸出值進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換并以回復(fù)數(shù)據(jù)報(bào)文的形式發(fā)送給飛行控制器。相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是整個(gè)無人飛行器系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由串行總線連接，減少了布線連接，增強(qiáng)了系統(tǒng)配置的可擴(kuò)展性，具有配置靈活、布線簡(jiǎn)明、可靠性高，維護(hù)簡(jiǎn)易的優(yōu)勢(shì)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1是單傳感器總線單元的原理示意圖。圖2是控制板的電路原理3是無人飛行器運(yùn)行狀態(tài)總線監(jiān)測(cè)方法原理示意圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中，狀態(tài)監(jiān)測(cè)用傳感器1連接至基于單片機(jī)微處理器的控制板2，在控制板 2中完成傳感器1信號(hào)的放大調(diào)理，A/D轉(zhuǎn)換，提供串行總線接口。在工作中控制板2接入串行總線網(wǎng)絡(luò)3，并由板上單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理，當(dāng)有來自于總線上的操作指令時(shí)，由控制板2進(jìn)行指令的解析，操縱傳感器運(yùn)行數(shù)據(jù)測(cè)量、校準(zhǔn)功能。在圖2中，所述控制板電路包括AtmegaS單片機(jī)(U2)、信號(hào)放大調(diào)理電路、 CAN通訊接口電路、板上電壓轉(zhuǎn)換模塊；所述信號(hào)放大調(diào)理電路由儀器級(jí)運(yùn)算放大器芯片 AD620(U4)組成，通過四線接插件P2與傳感器相連，將傳感器輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行放大和調(diào)理，然后輸入AtmegaS (U2)單片機(jī)的AD通道。所述CAN通訊接口電路由CAN驅(qū)動(dòng)芯片 SN65VHD230 (U3)組成，將單片機(jī)的串行通訊接口與CAN總線相連接，作為接收和發(fā)送CAN 總線數(shù)據(jù)的端口。接收和發(fā)送數(shù)據(jù)由四線接插件Pl與CAN總線相連，同時(shí)整塊電路板的 +5V供電由該P(yáng)1接口引入。板上電壓轉(zhuǎn)換模塊由M0RNSUN-IA0512KP (Ul)組成，將外來供電 +5V轉(zhuǎn)換為正負(fù)12V電壓供信號(hào)放大調(diào)理電路使用。在圖3中，由圖1中所述的單個(gè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)用傳感器總線單元構(gòu)成了整個(gè)無人飛行器的總線狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其中3.串行總線網(wǎng)絡(luò)， 11.飛行控制器，12. GPS導(dǎo)航儀，13.慣性導(dǎo)航儀，14.發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器，15.電源供電電流監(jiān)測(cè)傳感器，16.電源供電電業(yè)監(jiān)測(cè)傳感器，17.主推進(jìn)器轉(zhuǎn)速傳感器，18.主推進(jìn)器轉(zhuǎn)矩傳感器，19.燃油液位傳感器，10.無線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種基于串行總線的無人飛行器狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征是所述監(jiān)測(cè)方法包括利用多個(gè)傳感器，使所有傳感器由各自的控制電路接入串行總線，構(gòu)成總線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人飛行器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征是所述監(jiān)測(cè)裝置中每個(gè)傳感器均配有控制板，由控制板完成傳感器的信號(hào)調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換，以及轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和對(duì)外發(fā)送。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人飛行器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征是所述監(jiān)測(cè)裝置還包括GPS導(dǎo)航儀，慣性測(cè)量導(dǎo)航儀，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器，供電電源電壓，電流傳感器，主推進(jìn)器轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩傳感器和燃油液位傳感器。
4.一種基于串行總線的無人飛行器狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化管理和靈活配置，依次包括以下步驟(1)每個(gè)傳感器配有基于單片機(jī)的控制板，可將傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，并可通過串行總線進(jìn)行信息通訊；(2)每個(gè)傳感器帶有的控制板上單片機(jī)存儲(chǔ)有該傳感器的屬性信息，包括名稱代號(hào)和操作功能方法；(3)將無人飛行器所需各傳感器通過串行總線與無人飛行器飛行控制器連接，系統(tǒng)上電初始由飛行控制器通過串行總線廣播問詢報(bào)文；(4)連接在串行總線上的傳感器控制板接收到問詢報(bào)文后發(fā)送回復(fù)報(bào)文，報(bào)文中包括該傳感器的屬性信息，名稱代號(hào)和操作功能方法；(5)飛行控制器接收串行總線上各傳感器控制板回復(fù)的報(bào)文，得出全機(jī)傳感器列表；(6)飛行控制器可定期通過串行總線發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求報(bào)文來訪問列表中的傳感器，傳感器控制板接收到針對(duì)本傳感器名稱的數(shù)據(jù)請(qǐng)求報(bào)文就將傳感器的輸出值進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換并以回復(fù)數(shù)據(jù)報(bào)文的形式發(fā)送給飛行控制器。
全文摘要
一種基于串行總線的無人飛行器狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法。本發(fā)明提供了一種基于串行總線的無人飛行器狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的方法是將無人飛行器系統(tǒng)中所需各種狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器與基于單片機(jī)微處理器開發(fā)的控制板組合起來構(gòu)成一個(gè)整體。該控制板負(fù)責(zé)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并配有串行總線接口，可對(duì)總線上發(fā)來的指令做出響應(yīng)，驅(qū)動(dòng)傳感器執(zhí)行數(shù)據(jù)發(fā)送、自檢、調(diào)校配準(zhǔn)功能。本發(fā)明的有益效果是，整個(gè)無人飛行器系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由串行總線連接，減少了布線連接，增強(qiáng)了系統(tǒng)配置的可擴(kuò)展性，具有配置靈活、布線簡(jiǎn)明、可靠性高，維護(hù)簡(jiǎn)易的優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102419586SQ201110422559
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者張旭, 李賀春 申請(qǐng)人:新時(shí)代集團(tuán)國(guó)防科技研究中心