一種適用于中小型無(wú)人機(jī)飛行數(shù)據(jù)的記錄方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于中小型無(wú)人機(jī)飛行數(shù)據(jù)的記錄方法及裝置。其方法采用功耗較小的元器件構(gòu)成獨(dú)立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置，并通過(guò)獨(dú)立的可充電電源為飛行數(shù)據(jù)記錄裝置提供電源，以實(shí)現(xiàn)不占用現(xiàn)有無(wú)人機(jī)自駕系統(tǒng)資源的目的；獨(dú)立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置中自帶感應(yīng)裝置、主控芯片、儲(chǔ)存和發(fā)射裝置，以實(shí)現(xiàn)不影響無(wú)人機(jī)固有傳感器數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)輸出接口協(xié)議的目的。本發(fā)明不會(huì)對(duì)現(xiàn)有無(wú)人機(jī)自駕系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成影響，因此也不會(huì)影響飛行控制性能。系統(tǒng)硬件電路成本低，體積小巧，加裝保護(hù)外殼后構(gòu)成完整的無(wú)人機(jī)黑匣子系統(tǒng)，便于裝機(jī)運(yùn)行，有良好的適用性和較高的使用價(jià)值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種適用于中小型無(wú)人機(jī)飛行數(shù)據(jù)的記錄方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于中小型無(wú)人機(jī)飛行數(shù)據(jù)的記錄方法及裝置，屬于飛行數(shù)據(jù)記錄【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代飛機(jī)上都有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的記錄設(shè)備，稱(chēng)為黑匣子。通過(guò)黑匣子人們可以解析出飛機(jī)在整個(gè)飛行過(guò)程中的飛行數(shù)據(jù)，根據(jù)黑匣子記錄的飛行數(shù)據(jù)可以預(yù)先排除飛機(jī)隱患，避免事故發(fā)生，一旦發(fā)生事故，也可以通過(guò)黑匣子記錄的飛行數(shù)據(jù)分析事故原因。
[0003]現(xiàn)有的黑匣子大多是用于有人機(jī)的，雖然有些可用于無(wú)人機(jī)，但由于現(xiàn)有的黑匣子體積和重量較大，且占用飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的資源，不適合中小型無(wú)人機(jī)使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提供一種體積小重量輕，不占用飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的資源的適用于中小型無(wú)人機(jī)飛行數(shù)據(jù)的記錄方法及裝置。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種適用于中小型無(wú)人機(jī)飛行數(shù)據(jù)的記錄方法，該方法采用功耗較小的元器件構(gòu)成獨(dú)立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置，并通過(guò)獨(dú)立的可充電電源為飛行數(shù)據(jù)記錄裝置提供電源，以實(shí)現(xiàn)不占用現(xiàn)有無(wú)人機(jī)自駕系統(tǒng)資源的目的；獨(dú)立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置中自帶感應(yīng)裝置、主控芯片、儲(chǔ)存和發(fā)射裝置，以實(shí)現(xiàn)不影響無(wú)人機(jī)固有傳感器數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)輸出接口協(xié)議的目的。
[0006]前述方法中，所述獨(dú)立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置通過(guò)三軸陀螺儀和三軸加速度傳感器感應(yīng)無(wú)人機(jī)的三維角速度信號(hào)和三維加速度信號(hào)，通過(guò)主控芯片按捷聯(lián)慣導(dǎo)算法解算出無(wú)人機(jī)的三維姿態(tài)信息；主控芯片根據(jù)三軸地磁感應(yīng)器、GPS衛(wèi)星定位裝置和氣壓溫度傳感器感應(yīng)無(wú)人機(jī)的地理和位置信息對(duì)解算出的無(wú)人機(jī)三維姿態(tài)信息進(jìn)行修正獲得具有高可信度的三維姿態(tài)信息；同時(shí)，主控芯片將從無(wú)人機(jī)自駕儀讀取到控制信號(hào)根據(jù)時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系與具有高可信度的三維姿態(tài)信息一一對(duì)應(yīng)的寫(xiě)入Micro SD儲(chǔ)存卡。
[0007]前述方法中，所述地理和位置信息是指無(wú)人機(jī)所處位置的經(jīng)緯度信息和高度信肩、O
[0008]前述方法中，所述主控芯片具有飛行狀態(tài)判斷功能，通過(guò)嵌入主控芯片內(nèi)的正常飛行程序與無(wú)人機(jī)實(shí)際飛行姿態(tài)比較判斷無(wú)人機(jī)是否處于正常飛行狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)出非正常飛行狀態(tài)時(shí)，觸發(fā)無(wú)線發(fā)射芯片發(fā)射固定頻率的求救搜索信號(hào)。
[0009]按前述方法構(gòu)成的適用于中小型無(wú)人機(jī)的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置，包括黑匣子，黑匣子內(nèi)設(shè)有與主控芯片連接的陀螺儀、加速度傳感器、地磁傳感器、氣壓溫度傳感器、控制信號(hào)接口和GPS接口 ；控制信號(hào)接口經(jīng)轉(zhuǎn)換器與主控芯片連接；主控芯片與存儲(chǔ)元件和無(wú)線信號(hào)發(fā)射芯片連接；外殼內(nèi)設(shè)有電源。
[0010]前述裝置中，所述主控芯片為32位單片機(jī)。[0011]前述裝置中，所述陀螺儀、加速度傳感器和地磁傳感器分別為三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器和三軸地磁傳感器。
[0012]前述裝置中，所述存儲(chǔ)元件為Micro SD存儲(chǔ)卡。
[0013]前述裝置中，所述轉(zhuǎn)換器為由八位單片機(jī)構(gòu)成的并行信號(hào)轉(zhuǎn)串行信號(hào)轉(zhuǎn)換器。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明構(gòu)成一套完整的電路系統(tǒng)，獨(dú)立于無(wú)人機(jī)自駕系統(tǒng)，由自帶的傳感器設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)解算，不占用自駕儀的計(jì)算資源，也不涉及無(wú)人機(jī)固有傳感器數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)輸出接口協(xié)議等問(wèn)題，不會(huì)對(duì)現(xiàn)有無(wú)人機(jī)自駕系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成影響，因此也不會(huì)影響飛行控制性能。系統(tǒng)硬件電路小巧，加裝保護(hù)外殼后構(gòu)成完整的無(wú)人機(jī)黑匣子系統(tǒng)，便于裝機(jī)運(yùn)行，有良好的適用性和較高的使用價(jià)值。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明硬件設(shè)備運(yùn)行程序流程圖。
[0016]圖中的標(biāo)記為:1-主控芯片，2-無(wú)線信號(hào)發(fā)射芯片，3-氣壓溫度傳感器，4-地磁傳感器，5-加速度傳感器，6-陀螺儀，7-存儲(chǔ)元件，8-轉(zhuǎn)換器，9-控制信號(hào)接口，10-GPS接口，11-電源，12-黑匣子。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但不作為對(duì)本發(fā)明的任何限制。
[0018]一種適用于中小型無(wú)人機(jī)飛行數(shù)據(jù)的記錄方法，該方法采用功耗較小的元器件構(gòu)成獨(dú)立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置，并通過(guò)獨(dú)立的可充電電源為飛行數(shù)據(jù)記錄裝置提供電源，以實(shí)現(xiàn)不占用現(xiàn)有無(wú)人機(jī)自駕系統(tǒng)資源的目的；獨(dú)立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置中自帶感應(yīng)裝置、主控芯片、儲(chǔ)存和發(fā)射裝置，以實(shí)現(xiàn)不影響無(wú)人機(jī)固有傳感器數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)輸出接口協(xié)議的目的。獨(dú)立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置通過(guò)三軸陀螺儀和三軸加速度傳感器感應(yīng)無(wú)人機(jī)的三維角速度信號(hào)和三維加速度信號(hào)，通過(guò)主控芯片按捷聯(lián)慣導(dǎo)算法解算出無(wú)人機(jī)的三維姿態(tài)信息；主控芯片根據(jù)三軸地磁感應(yīng)器、GPS衛(wèi)星定位裝置和氣壓溫度傳感器感應(yīng)無(wú)人機(jī)的地理和位置信息對(duì)解算出的無(wú)人機(jī)三維姿態(tài)信息進(jìn)行修正獲得具有高可信度的三維姿態(tài)信息；同時(shí)，主控芯片將從無(wú)人機(jī)自駕儀讀取到控制信號(hào)根據(jù)時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系與具有高可信度的三維姿態(tài)信息一一對(duì)應(yīng)的寫(xiě)入Micro SD儲(chǔ)存卡。地理和位置信息是指無(wú)人機(jī)所處位置的經(jīng)緯度信息和高度信息。主控芯片具有飛行狀態(tài)判斷功能，通過(guò)嵌入主控芯片內(nèi)的正常飛行程序與無(wú)人機(jī)實(shí)際飛行姿態(tài)比較判斷無(wú)人機(jī)是否處于正常飛行狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)出非正常飛行狀態(tài)時(shí)，觸發(fā)無(wú)線發(fā)射芯片發(fā)射固定頻率的求救搜索信號(hào)。
[0019]按前述方法構(gòu)成的適用于中小型無(wú)人機(jī)的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置，如圖1所示，包括黑匣子12，黑匣子12內(nèi)設(shè)有與主控芯片I連接的陀螺儀6、加速度傳感器5、地磁傳感器4、氣壓溫度傳感器3、控制信號(hào)接口 9和GPS接口 10 ;控制信號(hào)接口 9經(jīng)轉(zhuǎn)換器8與主控芯片I連接；主控芯片I與存儲(chǔ)元件7和無(wú)線信號(hào)發(fā)射芯片2連接；外殼12內(nèi)設(shè)有電源11。主控芯片I為32位單片機(jī)。陀螺儀6、加速度傳感器5和地磁傳感器4分別為三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器和三軸地磁傳感器。存儲(chǔ)元件7為Micro SD存儲(chǔ)卡。轉(zhuǎn)換器8為由八位單片機(jī)構(gòu)成的并行信號(hào)轉(zhuǎn)串行信號(hào)轉(zhuǎn)換器。
實(shí)施例
[0020]具體實(shí)施時(shí)，本發(fā)明按以下步驟實(shí)施:
a.選用傳感器:采用三軸陀螺儀，感應(yīng)安裝記錄設(shè)備的無(wú)人機(jī)在立體空間三個(gè)維度的角速度信號(hào)，并送給主控芯片I ;采用三軸加速度傳感器，感應(yīng)安裝記錄設(shè)備的無(wú)人機(jī)在立體空間三個(gè)維度的加速度信號(hào)，并送給主控芯片；采用三軸地磁傳感器，感應(yīng)安裝記錄設(shè)備的無(wú)人機(jī)在立體空間三個(gè)維度的地磁信號(hào)，并送給主控芯片；采用氣壓溫度傳感器3，感應(yīng)安裝記錄設(shè)備的無(wú)人機(jī)在立體空間的大氣壓強(qiáng)信號(hào)和溫度信號(hào)，并送給主控芯片；采用GPS衛(wèi)星定位裝置，感應(yīng)記錄設(shè)備的無(wú)人機(jī)在立體空間的經(jīng)緯度信息，并送給主控芯片；
b.選用微控制器:選用32位單片機(jī)作為主控芯片1，完成基于傳感器所提供信息的飛行器姿態(tài)解算，并讀取控制信號(hào)，最后連續(xù)記錄控制信息和姿態(tài)信息以及進(jìn)行非正常飛行狀態(tài)判斷；
c.選用MicroSD儲(chǔ)存卡:選用體積小巧、價(jià)格低廉、技術(shù)成熟的Micro SD (TF)卡作為飛行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存卡；
d.解算姿態(tài)信息:主控芯片可以獲得三軸陀螺、三軸加速度、三軸地磁、氣壓溫度及GPS等傳感設(shè)備發(fā)來(lái)的感應(yīng)數(shù)據(jù)，采用捷聯(lián)慣導(dǎo)算法可解算出飛行器在三維空間的姿態(tài)信息，同時(shí)以三軸地磁傳感器和GPS等接受的絕對(duì)地理信息對(duì)慣導(dǎo)解算的姿態(tài)進(jìn)行修正，得到一個(gè)具有高可信度的姿態(tài)信息；
e.讀取控制信號(hào):無(wú)人機(jī)自駕儀發(fā)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)將被并聯(lián)到控制信號(hào)輸入端子，然后由并串行信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊將并行的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為串行信號(hào)，并發(fā)送給主控芯片;
f.記錄:主控芯片將解算出的三維姿態(tài)信息與GPS位置信息、氣壓高度信息、自駕儀控制信息以時(shí)間對(duì)齊的方式一巾貞一巾貞的寫(xiě)入Micro SD卡；
g.非正常飛行狀態(tài)判斷:主控芯片通過(guò)姿態(tài)信息和位置信息判斷無(wú)人機(jī)是否已停止飛行或進(jìn)入非正常飛行狀態(tài)；
h.選用無(wú)線信號(hào)發(fā)射芯片:當(dāng)主控芯片檢測(cè)到無(wú)人機(jī)進(jìn)入非正常飛行狀態(tài)后，認(rèn)為出現(xiàn)墜機(jī)或故障，向無(wú)線信號(hào)發(fā)射芯片2輸入控制信號(hào)，啟動(dòng)發(fā)射固定頻率的求救搜尋信號(hào)，以利于地面工作人員搜尋飛行記錄儀；
1.復(fù)現(xiàn)飛行數(shù)據(jù):計(jì)算機(jī)讀出MicroSD卡內(nèi)由記錄儀寫(xiě)入的飛行數(shù)據(jù)信息，并將飛行數(shù)據(jù)以時(shí)間對(duì)齊的方式在顯示器中形象的展示。
[0021]本發(fā)明的工作流程如圖2所示，圖2是本發(fā)明硬件設(shè)備運(yùn)行程序流程圖。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于中小型無(wú)人機(jī)飛行數(shù)據(jù)的記錄方法，其特征在于:該方法采用功耗較小的元器件構(gòu)成獨(dú)立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置，并通過(guò)獨(dú)立的可充電電源為飛行數(shù)據(jù)記錄裝置提供電源，以實(shí)現(xiàn)不占用現(xiàn)有無(wú)人機(jī)自駕系統(tǒng)資源的目的；獨(dú)立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置中自帶感應(yīng)裝置、主控芯片、儲(chǔ)存和發(fā)射裝置，以實(shí)現(xiàn)不影響無(wú)人機(jī)固有傳感器數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)輸出接口協(xié)議的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于:所述獨(dú)立完整的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置通過(guò)三軸陀螺儀和三軸加速度傳感器感應(yīng)無(wú)人機(jī)的三維角速度信號(hào)和三維加速度信號(hào)，通過(guò)主控芯片按捷聯(lián)慣導(dǎo)算法解算出無(wú)人機(jī)的三維姿態(tài)信息；主控芯片根據(jù)三軸地磁感應(yīng)器、GPS衛(wèi)星定位裝置和氣壓溫度傳感器感應(yīng)無(wú)人機(jī)的地理和位置信息對(duì)解算出的無(wú)人機(jī)三維姿態(tài)信息進(jìn)行修正獲得具有高可信度的三維姿態(tài)信息；同時(shí)，主控芯片將從無(wú)人機(jī)自駕儀讀取到控制信號(hào)根據(jù)時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系與具有高可信度的三維姿態(tài)信息一一對(duì)應(yīng)的寫(xiě)入MicroSD儲(chǔ)存卡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于:所述地理和位置信息是指無(wú)人機(jī)所處位置的經(jīng)緯度信息和高度信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述方法，其特征在于:所述主控芯片具有飛行狀態(tài)判斷功能，通過(guò)嵌入主控芯片內(nèi)的正常飛行程序與無(wú)人機(jī)實(shí)際飛行姿態(tài)比較判斷無(wú)人機(jī)是否處于正常飛行狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)出非正常飛行狀態(tài)時(shí)，觸發(fā)無(wú)線發(fā)射芯片發(fā)射固定頻率的求救搜索信號(hào)。
5.按權(quán)利要求1?4任一權(quán)利要求所述方法構(gòu)成的適用于中小型無(wú)人機(jī)的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置，包括黑匣子(12)，其特征在于:黑匣子(12)內(nèi)設(shè)有與主控芯片(I)連接的陀螺儀(6)、加速度傳感器(5)、地磁傳感器(4)、氣壓溫度傳感器(3)、控制信號(hào)接口(9)和GPS接口(10);控制信號(hào)接口(9)經(jīng)轉(zhuǎn)換器(8)與主控芯片(I)連接；主控芯片(I)與存儲(chǔ)元件(7)和無(wú)線信號(hào)發(fā)射芯片(2)連接；外殼(12)內(nèi)設(shè)有電源(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于:所述主控芯片(I)為32位單片機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于:所述陀螺儀(6)、加速度傳感器(5)和地磁傳感器(4)分別為三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器和三軸地磁傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于:所述存儲(chǔ)元件(7)為MicroSD存儲(chǔ)卡。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)換器(8)為由八位單片機(jī)構(gòu)成的并行信號(hào)轉(zhuǎn)串行信號(hào)轉(zhuǎn)換器。
【文檔編號(hào)】G07C5/08GK103927798SQ201410143126
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】何夢(mèng)林, 李澤滔 申請(qǐng)人:貴州大學(xué)